數(shù)字電源監(jiān)視和遙測(cè)

在啟動(dòng)和停機(jī)之間，數(shù)字電源器件起什么作用呢?兩種核心功能是監(jiān)控和遙測(cè)。監(jiān)控是一種快速動(dòng)作安全功能，其可防止器件和/或負(fù)載受損。遙測(cè)是一種持續(xù)的質(zhì)量管理功能。《Bodo's Power Systems》雜志近期的一則廣告，羅列了上述兩種功能對(duì)于數(shù)字電源有以下好處：

● 優(yōu)化

● 預(yù)見(jiàn)性維護(hù)

● 故障檢測(cè)

在這我們來(lái)看看一種典型的POL內(nèi)部架構(gòu)，并研究其對(duì)電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響。

POL內(nèi)部架構(gòu)

圖1示出了具有3個(gè)主要功能塊的簡(jiǎn)化POL。

● 監(jiān)控器

● 監(jiān)視器

● 數(shù)字處理單元

數(shù)字處理單元是“大腦”(未示出的是內(nèi)核電源轉(zhuǎn)換)。數(shù)字處理單元負(fù)責(zé)處理PMBus和CONTROL輸入，并把POWER_GOOD和FAULT/置為有效。

大多數(shù)器件都具有多個(gè)這樣的POL，不過(guò)為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們可以插入輸入和輸出。

圖1：POL結(jié)構(gòu)

監(jiān)控

監(jiān)控電路是一個(gè)快速動(dòng)作的單通道比較器或窗口比較器。一般地，輸出會(huì)繞過(guò)數(shù)字處理單元中的狀態(tài)機(jī)，并能直接阻止電源轉(zhuǎn)換并把FAULT/置為有效。數(shù)字處理單元之后被更新，這樣PMBus主機(jī)便能查詢(xún)器件的故障寄存器。

監(jiān)控器的用途是保護(hù)負(fù)載和器件，因此它會(huì)通過(guò)適當(dāng)犧牲準(zhǔn)確度來(lái)?yè)Q取速度的提升。HI/LO數(shù)值通常存儲(chǔ)于非易失性只讀存儲(chǔ)器(NVROM)之中，或者由PMBus通過(guò)諸如VOUT_UV_FAULT_LIMIT等命令來(lái)編程。另外，故障行為特性也被存儲(chǔ)在NVROM中，并且包括像“重試”、“重試之間的延遲”等。

監(jiān)視

監(jiān)視是一種通過(guò)ADC實(shí)現(xiàn)的高準(zhǔn)確度測(cè)量。數(shù)字處理單元通常作為一個(gè)狀態(tài)機(jī)或軟件環(huán)路(其負(fù)責(zé)輪詢(xún)ADC輸出數(shù)據(jù)并使之可為PMBus所用)來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，監(jiān)視數(shù)據(jù)也可在一個(gè)非常準(zhǔn)確的數(shù)字處理單元伺服環(huán)路中使用，以改善輸出準(zhǔn)確度。

故障

故障會(huì)因監(jiān)控器或監(jiān)視器而起。對(duì)于監(jiān)控器，DAC給比較器提供一個(gè)基準(zhǔn)，而輸出則直接饋電至FAULT/引腳。而對(duì)于監(jiān)視器，數(shù)字處理單元采用一個(gè)數(shù)字比較器或者至數(shù)字處理單元FAULT/引腳的軟件條件指令。

權(quán)衡折衷

POL設(shè)計(jì)師所做的折衷相當(dāng)直觀明了。安全性規(guī)定了哪些輸入和輸出具有監(jiān)控器。監(jiān)視方面的權(quán)衡則涉及準(zhǔn)確度(因?yàn)锳DC占用電路板面積資源且消耗功率)、以及通道的數(shù)目和多路復(fù)用器等。

作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)師，他必須考慮其系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)的目的、以及它必須具有多高的準(zhǔn)確度。例如，典型用途如下：

● 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與運(yùn)行狀況檢驗(yàn)和調(diào)試

● 效率監(jiān)視

● 能耗監(jiān)測(cè)

● 故障預(yù)測(cè)

● 優(yōu)化(局部和全局)

● 準(zhǔn)確度提升(伺服)