本文将深入讨论使用数字功率转换器与PMBus通信的系统级优势。
PMBus可以为交流/DC电源和DC/DC变换器的设计和生产带来好处。它可以为采用分布式电源结构并具有许多负载点非隔离DC/DC转换器的复杂电子系统带来性能优势。脉宽调制控制器、电感、功率Mosfet和无源器件集成在一个小封装中，实现高效的功率转换。功率模块集成电路可以给用户带来很多好处。下面的讨论从Excelsys高级能源工业部、ADI公司和Renesas Electronics公司提出的三种不同观点出发，说明了使用PMBus通信的数字功率转换器的优势。
交流/DC电源产品的生命周期保证
先进能源工业公司Excelsys部门在开发新的电子系统时发现，PMBus有利于整个产品生命周期中的概念开发、设计、开发、调试、生产、维护，甚至是防止器件老化。在概念阶段，测试电源的可行性时，PMBus可以支持电压和电流的快速迭代，可以动态变化，让设计人员最大限度地灵活记录不同的配置和结果。
Excelsys 1kW无风扇模块化交流/DC电源，支持PMBus通信
确定设计参数时，PMBus支持设置电源配置和所需余量。这使得测量PMBus上每个器件的峰值变得容易，包括电机启动和器件周期期间的读数。它还支持在低电压和低电流条件下测量转换性能。
在设计定型和调试过程中，PMBus可以检查各种负载的时序，测量工作裕度并检查过温运行，可用于探索裕度和时序的可能改进，并有助于识别任何过载或超出规格/容差的情况。
在从生产到维护的产品生命周期中，以及在老化阶段，PMBus可以提供许多好处。在生产过程中，PMBus可以用于线端测试，以验证配置是否构建正确。它可以测量生产过程中的可变性，帮助确定更换的零件，检查操作参数是否改变，并帮助确保产品的一致性。
在电源的使用寿命期间，PMBus可用于监控系统，并确保其继续在规格范围内运行。它可以帮助监控老化的早期迹象，并确定预防性维护需求，从而降低拥有成本。在产品寿命结束时，PMBus可以提供所需的数据来预测何时会发生老化，并支持在灾难性故障发生前及时更换电源。
分布式发电架构中的数字功耗模型
ADI公司比较了两种常见的数字功耗模式:配置和部署、监控和操作。
PMBus最重要的命令集之一是存储和恢复操作内存和非易失性内存之间的设置。当与更改操作内存的命令结合使用时，它们支持配置和部署使用模式。
配置和部署
大多数PMBus产品的制造商都有一个图形用户界面工具，可以通过PMBus与他们的产品通信。基本使用模式是配置总线上PMBus设备的所有寄存器，并将它们的值存储在非易失性存储器中。然后，当系统通电或复位时，所有设备从非易失性存储器加载数据，以便在启动期间运行。
这种模式的基本优点是简单。工具可以通过数据、模板和项目重用，以降低PMBus配置的复杂性。第二个优点是成本更低，因为不需要“额外”设备来管理总线。
这种模式的缺点是在正常运行期间失去了PMBus的所有功能。在故障等异常情况下，所有设备都必须自主反应，但其灵活性有限，无法协调。复位时也是如此。所有设备必须自动启动。为了克服这一限制，许多设备都有额外的输入输出引脚，允许设备在没有PMBus的情况下进行通信。一种常见的方法是在器件之间使用开漏信号。通常有三个引脚:
同步/运行/GPIO
LTM4675μ模块调节器，带同步、运行和GPIO引脚以及用于数字电源管理的PMBus接口。
同步引脚用于在复位时建立公共时钟。这允许对开/关事件进行精确的时间校正。run引脚允许所有器件同时复位，无论是从外部还是从器件本身复位。GPIO通常是故障输出和故障输入。这允许将一个设备的故障传输到其他设备。这些引脚不是PMBus规范的一部分，但它们是配置和部署模型中的重要系统工作。
监控和操作
最灵活的使用模式要求PMBus控制器在系统运行期间处于活动状态。报警引脚通常连接到控制器上的中断引脚。当故障发生时，控制器通过获取故障设备的地址、通过PMBus查询情况、采取措施纠正问题或关闭电压轨来响应中断。
控制器也用于遥测。这些数据可用于预测故障、测量功耗或调试罕见故障。控制器还将在复位时设置所有电压轨。
监控运营模式灵活性高，但开发较为复杂。如果软件可以在多个设计中重用，开发成本可以最小化，但是增加的硬件成本仍然是一个考虑因素。
PMBus的数字电源及系统效益
10A和15A PMBus DC/DC电源模块
数据服务器、网络设备、基站的配电系统通常需要多条电压轨，需要对其他轨进行排序或跟踪，才能使微处理器、微控制器、ASIC、FPGA等任何数字逻辑IC正常运行。使用支持PMBus的集成DC/DC电源模块可以为这些复杂系统带来多种好处:
支持智能电源管理，最大限度地提高系统性能
使用支持SMBus和PMBus的器件进行电源转换提供了传统模拟电源系统无法实现的灵活性和控制。通过使用数字电源，主机控制器可以通过SMBus和PMBus协议轻松管理输出电压的调整、电源时序和多个电压轨的同步。
此外，对于系统监控，数字电源解决方案提供了多种处理故障的方法。可以在整个产品生命周期内配置和调整过流、欠流、过压、欠压和过温故障和警告阈值。它可以监控工作温度，并动态调整冷却风扇，以降低系统功耗。
缩短系统产品开发时间
随着每个阶段产品设计的发展，设计可能会发生变化，包括增加电源轨、增加电流或要求更严格的瞬态响应。通常这需要重新设计配电系统，但使用数字电源，可以使用行业标准SMBus轻松将新的电压轨添加到电源管理系统中。新的电压轨集成到该方案中，具有监控、时序控制、边沿和故障检测功能。新电压轨的数字电源IC有自己的SMBus地址，因此无需重新编程或添加更多独立的电源管理集成电路。
数字电源使系统设计人员能够减少在电源系统上的开发时间，集中精力设计关键的产品特性和功能，从而减少产品开发时间和研发成本。
降低系统物料清单成本，同时提高可靠性和产品寿命
使用数字电源，许多系统管理和电源控制功能可以通过固件实现，而不是使用额外的模拟和电源控制设备。系统设计人员可以为每个电压轨使用相同的设备，并且可以在不改变硬件的情况下改变设备的操作，因此可以降低BOM成本。此外，凭借更少的组件和数字化管理保护功能，该系统还可以具有更高的可靠性和更长的寿命。
在同一个机箱中实现紧凑的系统设计和产品升级
对高速数据、语音和视频通信日益增长的需求促使数据通信和电信服务提供商用更快、更可靠和功能更强的产品来升级他们的网络设备。虽然速度和系统功能有所提高，但可用的空有限。这意味着系统设计人员需要在电路板上增加更多的功能电路，减少电源占用的面积。使用数字电源，电源监控和电源顺序控制的许多功能可以通过固件轻松实现。结果是，用于电源功能的印刷电路板面积减少，并且可以在相同的电路板面积上增加更多的功能IC。
本文由EEWORLDONLINE编辑而成
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