PMBus――數(shù)字電源開放標準協(xié)議

與其他的電源管理結構不同，PMBus 有一個顯著的特點，即主控設備不是基于自主設計的硅，也不作為一個轉換器。主機與電源之間的所有通信都是通過總線來完成的。這就節(jié)省了執(zhí)行成本以及提供一個更為靈活的控制方法。主機可以是系統(tǒng)現(xiàn)有的處理器、一個低成本的通用微控制器或FPGA中的一些門，當然也可以是在不同時期的不同的器件。例如，在單板設計階段，一臺便攜式電腦可以當做一個主機，然后在生產(chǎn)測試時，主機也可以由自動測試設備來擔當，以便全面核實單板的性能，如有必要，可動態(tài)更改單個電源轉換設備的運行參數(shù)以適應單板上硅的需求。最終通過測試選擇的數(shù)值可以保存在從機的永久存儲器里。

簡單的命令語言

PMBus 的通信是按照一個簡單的命令集進行的。每個包包含一個地址字節(jié)，一個命令字節(jié)，零個、一個或多個數(shù)據(jù)字節(jié)，以及一個可選的包錯誤碼(PEC)字節(jié)。圖3顯示了一個典型的主機到從機的信息傳輸，主機使用單獨的“開始”和“停止”來表明進程的開始和結束。而從屬設備則使用單獨的位來確認收到的每個字節(jié)。為了減少響應時間及處理器開銷，從機在收到“停止”信號時立即處理并執(zhí)行命令，其不同于許多其他的總線協(xié)議，PMBus不會被迫等待單獨的“執(zhí)行”命令。

圖3：標準主從通信順序

當該協(xié)議的一字節(jié)命令代碼表示可能有多達256條命令可用時，這并不表示PMBus 設備要支持所有的命令，實際上許多設備只需使用很小的一部分命令子集來達到預定的目的。由于對該標準的“未來驗證” 得到相當?shù)闹匾?，因此其可提供兩個命令擴展，這兩個命令擴展可以有效地允許雙字節(jié)命令。一個擴展是留給PMBus設備生產(chǎn)商自用的，另一個擴展是用于對該協(xié)議的后續(xù)修訂。

實施簡易

PMBus協(xié)議豐富的命令集使設計者們可以編寫簡易而有效的電源管理程序，容易而快速地執(zhí)行設計方案。負載點轉換器的電壓時序控制提供了一個理想的范例。至今，許多設計者們都選擇使用市場上一些高性能的專用IC來完成這個任務。他們都接受這樣一個事實，即要完成電壓時序控制，就要使用IC生產(chǎn)商提供的軟件來開發(fā)程序，而專用IC等器件也要占用單板上的寶貴空間。而直接采用PMBus控制的轉換器則提供了一個更經(jīng)濟靈活的解決方案，使得在產(chǎn)品的使用壽命內(nèi)的任何時間點，都可以更改各種運行參數(shù)，以適應工程更改的需求。

負載點轉換器的上電時序控制只需要兩個PMBus命令，如圖4所示。TON_DELAY設定了轉換器等待開始上電的時間，而TON_RISE 則設定了從零增至最終編程數(shù)值的時間。用戶只需要對每個轉換器編程它的啟動延遲時間和啟動上升時間。同樣地，對于掉電時序控制，只需要兩個命令TOFF_DELAY和TOFF_FALL。

圖4：啟動/關閉通常只需要4個PMBus命令

電壓余量是數(shù)字可編程轉換器讓設計者和生產(chǎn)測試人員覺得輕松簡易的另一個領域?，F(xiàn)在許多單板生產(chǎn)商在面對供電電壓的小差異時，都使用這一技術來評估集成電路的性能。作為正常生產(chǎn)測試進程的一部分，任何邊緣的或低于規(guī)格的器件都可以進行更換，以免其成為昂貴的、難以更正的廢品。至今，電壓余量測試已經(jīng)成為一項高重復性和耗時的程序，這項工作要將不同數(shù)值的電阻器裝入DC/DC轉換器中，以便使其輸出電壓與標稱值僅偏差幾個百分點。通過使用符合PMBus協(xié)議的負載點轉換器，這個過程變得極為簡單，只要使用僅僅兩個命令(VOUT_MARGIN_HIGH和VOUT_ MARGIN_LOW)，每個轉換器就可以傳輸緊密控制的測試電壓，而單板性能的效果也得到監(jiān)控。這樣做可以減少生產(chǎn)測試時間，有助于消除不確定性，以及獲得清楚的測試記錄結果。

業(yè)界的認可

PMBus協(xié)議已經(jīng)獲得了確保其成功所需要的動力。該協(xié)議是在2004年10月由兩家世界領先的電源公司Artesyn Technologies和Astec Power，以及六家以上的世界領先半導體生產(chǎn)商共同建立的。隨后電源生產(chǎn)商的POLA和DOSA聯(lián)盟組織認可了這個標準，許多大型的電源公司也都在開發(fā)符合該標準的產(chǎn)品。

今年已有一些公司和研究機構發(fā)布了支持PMBus協(xié)議的幾個產(chǎn)品，德州儀器、Intersil、Zilker實驗室及Silicon 實驗室都發(fā)布了符合PMBus協(xié)議的電源管理半導體產(chǎn)品。Artesyn現(xiàn)在正在發(fā)布其第一批符合PMBus 標準的負載點轉換器，接下來將是其他與PMBus兼容的電源轉換產(chǎn)品，其具有更高的集成度和更多可編程性。

關于開放標準的PMBus 數(shù)字電源管理協(xié)議及 SMBus 傳輸層的詳情，可從www.powerSIG.com網(wǎng)站的系統(tǒng)管理接口論壇獲得。