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濟靈活的解決方案，使得在產品的使用壽命內的任何時間點，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商共同建立的。隨后電源生產商的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網站的系統(tǒng)管理接口論壇獲得。