通過數(shù)字電源系統(tǒng)管理來控制您的電源

　　摘要：本文介紹通過數(shù)字電源系統(tǒng)管理(DPSM)，簡化設(shè)計工程師對電源系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)與監(jiān)測等應(yīng)用的工作，并且能夠快速實現(xiàn)產(chǎn)品可靠穩(wěn)定的面世。

　　你有沒有覺得，現(xiàn)在到了該控制電源的時候了?如果沒有，你應(yīng)該考慮一下，因為通過數(shù)字通信總線配置和監(jiān)視電源的趨勢在日益增強。這常常稱為“數(shù)字電源”或“數(shù)字電源系統(tǒng)管理 (DPSM)”。在產(chǎn)生原型機、系統(tǒng)部署和現(xiàn)場運行時，這種方法使設(shè)計師能簡化和加速系統(tǒng)特征定義、優(yōu)化以及數(shù)據(jù)挖掘。

　　在如今的新式電子系統(tǒng)中，無法了解穩(wěn)壓器的狀況和工作狀態(tài)也許是尚存的最后一個“盲點”，因為人們通常沒有辦法直接配置或遠程監(jiān)視穩(wěn)壓器的關(guān)鍵工作參數(shù)。然而，要想可靠工作，檢測穩(wěn)壓器隨時間變化或在過熱情況下的電壓漂移并在潛在故障事件發(fā)生之前采取行動是非常關(guān)鍵的。對這類系統(tǒng)采用 DPSM 方法可以監(jiān)視電壓穩(wěn)壓器的性能，報告穩(wěn)壓器的健康情況，這樣就可以在穩(wěn)壓器超出性能規(guī)格甚至發(fā)生故障之前采取糾正行動。DPSM 使用戶能根據(jù)從負載上和系統(tǒng)中收集的信息采取行動，可帶來以下好處：

　　● 產(chǎn)品更快上市：

　　a. 無需重新修改 PCB，就可改變電源參數(shù)
　　b. 快速完成系統(tǒng)特征定義、優(yōu)化和數(shù)據(jù)挖掘

　　● 負載級好處

　　a. 隨時間和溫度變化控制電源準確度
　　b. 設(shè)定裕度以測試 FPGA 容限
　　c. 通過減載提高系統(tǒng)效率

　　● 系統(tǒng)級好處：

　　a. 以數(shù)字方式獲取板級電源診斷結(jié)果。
　　b. 監(jiān)視和準確確定系統(tǒng)內(nèi)部功耗
　　c. 故障管理 / 故障日志

　　● 對數(shù)據(jù)中心的好處：

　　a. 了解功耗趨勢，檢測隨時間變化而產(chǎn)生的波動和變化
　　b. 進行預(yù)測性分析，以最大限度地降低運行費用
　　c. 做出能源管理決策

　　新的 DPSM 產(chǎn)品往往支持通過 PMBus 等兩線接口進行配置和監(jiān)視，PMBus 是一種開放并基于 I2C 標準的數(shù)字接口協(xié)議。這就為 DPSM 產(chǎn)品與現(xiàn)有嵌入式系統(tǒng)和架構(gòu)、板載控制器 (BMC) 以及智能平臺管理接口 (IPMI) 功能的集成提供了途徑。就簡單性和易用性而言，尤其是在硬件開發(fā)和測試的最早階段，常見的情況是，通過運行在 PC 上的圖形用戶界面 (GUI) 和通過 USB 至 PMBus 通信轉(zhuǎn)換器工具 (稱為接口轉(zhuǎn)換板) 與 DPSM 器件互動。GUI 可以提供對關(guān)鍵工作參數(shù)的控制和監(jiān)視，例如功耗、電壓、排序、裕度設(shè)置甚至故障日志記錄。

　　開發(fā) PMBus 命令語言的目的是為了滿足大型多軌系統(tǒng)的需求。除了明確定義的一套標準命令，符合 PMBus 要求的設(shè)備還可以采用它們自己專有的命令來提供創(chuàng)新的增值功能。PMBus 的大部分命令和數(shù)據(jù)格式都實現(xiàn)了標準化，這對于生產(chǎn)這類系統(tǒng)板的 OEM 來說是一大優(yōu)勢。PMBus 協(xié)議通過業(yè)界標準 SMBus 串行接口實現(xiàn)，可實現(xiàn)電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)品的設(shè)定、控制和實時監(jiān)視。命令語言和數(shù)據(jù)格式標準化允許 OEM 非常容易地進行固件開發(fā)和重用，結(jié)果是幫助系統(tǒng)設(shè)計師加快電源系統(tǒng)的上市進程。如需更多信息，請登錄 http://pmbus.org。憑借超過 75 種 PMBus 標準命令功能，用戶可以利用這一最流行的開放標準電源管理協(xié)議之一，對電源系統(tǒng)的運行進行全面控制。

　　DPSM 在什么情況下有意義

　　能用簡單的 PC 連接對模擬電源進行數(shù)字控制，對于在開發(fā)階段讓系統(tǒng)快速進入正常運行狀態(tài)尤其有價值。一個系統(tǒng)可能有多達 30 個負載點 (POL) 電壓軌，系統(tǒng)設(shè)計師需要能方便地監(jiān)視和調(diào)節(jié)電源電壓，對電源電壓的上升 / 下降排序，設(shè)定工作電壓限制，讀取電壓、電流、溫度等參數(shù)，訪問詳細的故障日志。在這類系統(tǒng)中，要對電壓軌保持嚴格的控制同時實現(xiàn)最高性能，高準確度是極端重要的，

　　尤其是，數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵挑戰(zhàn)是降低總體功耗。這可以通過重新安排使用未充分利用的服務(wù)器以及根據(jù)所吸取的功率使其他服務(wù)器停機來實現(xiàn)。為了滿足這類需求，知道設(shè)備的功耗是必不可少的。DPSM 可以向用戶提供功耗數(shù)據(jù)，允許做出智能能源管理決策。

　　下面來看一個例子：保護昂貴的 ASIC 免于被可能的過壓情況損壞。高速比較器必須監(jiān)視每個軌的電壓值，如果某個電壓軌超過了安全工作限制，就立即采取保護行動。當有故障發(fā)生時，憑借 DPSM，可以通過 PMBus 報警線路通知主機，而且相關(guān)電壓軌可以關(guān)斷以保護負載。實現(xiàn)這種程度的保護需要卓越的準確度和非常短的響應(yīng)時間。

　　采用 DPSM 的原因是，它能提供準確的電源系統(tǒng)信息，還能自主控制和檢查很多電壓。凌力爾特有幾款數(shù)字電源產(chǎn)品，其中包括 LTM4676。