1.4 TI PMBus简介课程(三)

大家好，我是 Daniel Jing TI 系统应用经理

很高兴为大家 PMBus 课程的第三部分学习内容

在前两个视频当中

我们学习了 PMBus 的相关基本知识

连接方式、相关协议、应用价值

接下来我们一起来学习下 PMBus 的 AVS 应用

PMBus 在产线中的应用

最后回顾一下 TI 的 PMBus 产品方案

在前面课程中

我们提到很多次 AVS

那么如何在 PMBus 中应用 AVS 呢

实现 AVS 的一种方式

是通过 VREF_TRIM 和 VREF_MARGIN 这个命令

右上角列出的 TI 产品都使用了这样一种方式

有 TPS40K、TPS50K 系列产品

通常电源产品采用一个内置的基准电压

外加分压电阻的方式来设定输出电压

输出电压 Vout 等于 Vref 乘以 1 加 Rtop 除以 Rbot

在 PMBus 产品中

Vref 不仅仅是0.6伏的基准电压

还需要加上 VREF_TRIM 和 VREF_MARGIN

VREF_TRIM 和 VREF_MARGIN 可以改变等效的 Vref 电压

输出电压的改变是等效 Vref 的改变

乘以分压电阻比例

这边有个例子

对 1V 输出电压如果设定51毫伏的 MARGIN_High

51毫伏乘以1伏除以0.6伏

实际芯片输入电压会高出 1V 约 85mV

同样如果设定20毫伏的 VREF_TRIM

输出电压会看到 33mV 的电压变化

所以通过 VREF_TRIM 和 VREF_MARGIN 可以改变基准电压

从而改变输出电压

这两个命令并不是直接改变输出电压

需要乘以分压电阻比例

这里有一个实际的例子

关于 PMBus 命令

如何通过 VOUT_MARGIN 命令改变输出电压

图中蓝色的是 CLOCK

紫色的是 DATA

第一个字节是地址

首先需要找到准确的需要通信的芯片

第二个字节是真正的 PMBus 命令

第三个字节是 PMBus 命令所需要的数据

最后一个字节是数据检验包

我们从图中可以看到

从 PMBus 发出命令

到输出电压的下降有一个延迟

基于 PMBus 1.2协议

400K赫兹的通信速率

我们可以计算出延时

每个字节加上响应是九个 bit

四个字节乘以九个 bit

再乘以2.5微秒的 CLOCK 周期

总延时为90个微秒

这里有另外一个例子

关于使用 VOUT_ADJUSTMENT 命令

来调高输出电压的例子

通过 Vref 把 Vout 调高9%

PMBus 再次通过命令调高基准电压到 MARGIN_High

Vout 跟着出现了12%的升高

另外一种更简洁的 AVS 实现方式

是通过 VOUT_COMMAND 命令

以 TPS544C25 为例

通过 VOUT_COMMAND 命令调整输出

实际上是采用 VOUT_SCALE_LOOP 的方式

VOUT_SCALE_LOOP 是一种预先计算

预先定义好的电阻比例网络

比如在 TPS544C25 中

有三个比例可供选择

1、0.5和0.25

根据不同的输出电压范围

选择相应的 VOSL

一旦 VOSL 选定了

那么电阻分压的比例也就确定

VOSL 等于 Rbot 除以 Rbot 加上 Rtop

这个时候使用 VOUT_COMMAND 命令

可以直接改变输出电压

不需要再乘以分压电阻比例

相对而言比较直观

PMBus 是一个非常有用的协议

可不可以在产线上应用 PMBus 呢

答案是肯定的

TI 有两个主要的 PMBus 工具

其中一个叫做 Fusion Digital Power Designer

在 Fusion 当中可以定制电源系统

可以实时监测电源系统运行

监测输入电压温度

输出电压电流等等

设定好电源系统之后

可以把设计写入芯片的寄存器当中

烧录在芯片上

也可以通过 Fusion 把系统电压配置好之后

将配置文件保存起来

在测试机台上可以利用 Manufacturing 工具

读入刚才保存的文件

通过测试机台写入到系统当中去

这是一个 PMBus 的配置文件的例子

包括地址、写入数据

读出、确认写入数据以及详细的注释部分

这是 TPS40422 的例子

在 D0 寄存器当中写入零

在 E5 寄存器当中写入0400

配置 ADC

中间部分进行 on/off 配置和其他一些配置等等

最后使用 STORE_USER_ALL 的命令

将所有写入的命令数据烧录到芯片的存储器当中

并且等待两百毫秒来完成烧录

这样断电之后

芯片依然可以按照配置好的方式运行

烧录完之后还需要检测芯片烧录数据是否准确

如右图所示

先对芯片进行断电重启

读出各个寄存器的数据

并与原始配置文件进行对比

这个例子就是一个典型的产线配置 PMBus 产品的过程

TI 提供哪些 PMBus 产品和解决方案呢

TI 有很多的 PMBus 产品

图中蓝色的部分 TI 都有相应的 PMBus 产品

有48伏输入的产品

也有低电压的 DCDC 转换器

48伏的热插拔器件

同时包含 PMBus 的电流检测功能

有数字控制的隔离 PWM 控制器 UCD3138

可以方便地设计各种隔离电源

并带有 PMBus 功能

正激变换，半桥转换器

全桥转换器等等

在隔离变换之后

12伏电压轨上有很多的器件可以选择

包括热插拔，DCDC 变换器

这些变换器将为 CPU ASIC FPGA

各种 core IO 和内存器件提供电源

从单路输出到两路输出四路输出

从两相四相六相电源控制器

TI 都提供了丰富的产品方案

在转换器方面

TI 也提供了从10安培到30安培的 PMBus 转换器

详细信息欢迎访问 TI.com

在这个视频当中

我们学习了PMBus 中的 AVS 应用

PMBus 在产线中的应用

最后回顾了一下 TI 的 PMBus 产品方案

这是本次 PMBus 简介课程的最后一部分

谢谢

大家好，我是 Daniel Jing TI 系统应用经理

很高兴为大家 PMBus 课程的第三部分学习内容

在前两个视频当中

我们学习了 PMBus 的相关基本知识

连接方式、相关协议、应用价值

接下来我们一起来学习下 PMBus 的 AVS 应用

PMBus 在产线中的应用

最后回顾一下 TI 的 PMBus 产品方案

在前面课程中

我们提到很多次 AVS

那么如何在 PMBus 中应用 AVS 呢

实现 AVS 的一种方式

是通过 VREF_TRIM 和 VREF_MARGIN 这个命令

右上角列出的 TI 产品都使用了这样一种方式

有 TPS40K、TPS50K 系列产品

通常电源产品采用一个内置的基准电压

外加分压电阻的方式来设定输出电压

输出电压 Vout 等于 Vref 乘以 1 加 Rtop 除以 Rbot

在 PMBus 产品中

Vref 不仅仅是0.6伏的基准电压

还需要加上 VREF_TRIM 和 VREF_MARGIN

VREF_TRIM 和 VREF_MARGIN 可以改变等效的 Vref 电压

输出电压的改变是等效 Vref 的改变

乘以分压电阻比例

这边有个例子

对 1V 输出电压如果设定51毫伏的 MARGIN_High

51毫伏乘以1伏除以0.6伏

实际芯片输入电压会高出 1V 约 85mV

同样如果设定20毫伏的 VREF_TRIM

输出电压会看到 33mV 的电压变化

所以通过 VREF_TRIM 和 VREF_MARGIN 可以改变基准电压

从而改变输出电压

这两个命令并不是直接改变输出电压

需要乘以分压电阻比例

这里有一个实际的例子

关于 PMBus 命令

如何通过 VOUT_MARGIN 命令改变输出电压

图中蓝色的是 CLOCK

紫色的是 DATA

第一个字节是地址

首先需要找到准确的需要通信的芯片

第二个字节是真正的 PMBus 命令

第三个字节是 PMBus 命令所需要的数据

最后一个字节是数据检验包

我们从图中可以看到

从 PMBus 发出命令

到输出电压的下降有一个延迟

基于 PMBus 1.2协议

400K赫兹的通信速率

我们可以计算出延时

每个字节加上响应是九个 bit

四个字节乘以九个 bit

再乘以2.5微秒的 CLOCK 周期

总延时为90个微秒

这里有另外一个例子

关于使用 VOUT_ADJUSTMENT 命令

来调高输出电压的例子

通过 Vref 把 Vout 调高9%

PMBus 再次通过命令调高基准电压到 MARGIN_High

Vout 跟着出现了12%的升高

另外一种更简洁的 AVS 实现方式

是通过 VOUT_COMMAND 命令

以 TPS544C25 为例

通过 VOUT_COMMAND 命令调整输出

实际上是采用 VOUT_SCALE_LOOP 的方式

VOUT_SCALE_LOOP 是一种预先计算

预先定义好的电阻比例网络

比如在 TPS544C25 中

有三个比例可供选择

1、0.5和0.25

根据不同的输出电压范围

选择相应的 VOSL

一旦 VOSL 选定了

那么电阻分压的比例也就确定

VOSL 等于 Rbot 除以 Rbot 加上 Rtop

这个时候使用 VOUT_COMMAND 命令

可以直接改变输出电压

不需要再乘以分压电阻比例

相对而言比较直观

PMBus 是一个非常有用的协议

可不可以在产线上应用 PMBus 呢

答案是肯定的

TI 有两个主要的 PMBus 工具

其中一个叫做 Fusion Digital Power Designer

在 Fusion 当中可以定制电源系统

可以实时监测电源系统运行

监测输入电压温度

输出电压电流等等

设定好电源系统之后

可以把设计写入芯片的寄存器当中

烧录在芯片上

也可以通过 Fusion 把系统电压配置好之后

将配置文件保存起来

在测试机台上可以利用 Manufacturing 工具

读入刚才保存的文件

通过测试机台写入到系统当中去

这是一个 PMBus 的配置文件的例子

包括地址、写入数据

读出、确认写入数据以及详细的注释部分

这是 TPS40422 的例子

在 D0 寄存器当中写入零

在 E5 寄存器当中写入0400

配置 ADC

中间部分进行 on/off 配置和其他一些配置等等

最后使用 STORE_USER_ALL 的命令

将所有写入的命令数据烧录到芯片的存储器当中

并且等待两百毫秒来完成烧录

这样断电之后

芯片依然可以按照配置好的方式运行

烧录完之后还需要检测芯片烧录数据是否准确

如右图所示

先对芯片进行断电重启

读出各个寄存器的数据

并与原始配置文件进行对比

这个例子就是一个典型的产线配置 PMBus 产品的过程

TI 提供哪些 PMBus 产品和解决方案呢

TI 有很多的 PMBus 产品

图中蓝色的部分 TI 都有相应的 PMBus 产品

有48伏输入的产品

也有低电压的 DCDC 转换器

48伏的热插拔器件

同时包含 PMBus 的电流检测功能

有数字控制的隔离 PWM 控制器 UCD3138

可以方便地设计各种隔离电源

并带有 PMBus 功能

正激变换，半桥转换器

全桥转换器等等

在隔离变换之后

12伏电压轨上有很多的器件可以选择

包括热插拔，DCDC 变换器

这些变换器将为 CPU ASIC FPGA

各种 core IO 和内存器件提供电源

从单路输出到两路输出四路输出

从两相四相六相电源控制器

TI 都提供了丰富的产品方案

在转换器方面

TI 也提供了从10安培到30安培的 PMBus 转换器

详细信息欢迎访问 TI.com

在这个视频当中

我们学习了PMBus 中的 AVS 应用

PMBus 在产线中的应用

最后回顾了一下 TI 的 PMBus 产品方案

这是本次 PMBus 简介课程的最后一部分

谢谢