數字電源監視和遙測

在啟動和停機之間，數字電源器件起什么作用呢?兩種核心功能是監控和遙測。監控是一種快速動作安全功能，其可防止器件和/或負載受損。遙測是一種持續的質量管理功能。《Bodo's Power Systems》雜志近期的一則廣告，羅列了上述兩種功能對于數字電源有以下好處：

● 優化

● 預見性維護

● 故障檢測

在這我們來看看一種典型的POL內部架構，并研究其對電源系統設計的影響。

POL內部架構

圖1示出了具有3個主要功能塊的簡化POL。

● 監控器

● 監視器

● 數字處理單元

數字處理單元是“大腦”(未示出的是內核電源轉換)。數字處理單元負責處理PMBus和CONTROL輸入，并把POWER_GOOD和FAULT/置為有效。

大多數器件都具有多個這樣的POL，不過為簡單起見，我們可以插入輸入和輸出。

圖1：POL結構

監控

監控電路是一個快速動作的單通道比較器或窗口比較器。一般地，輸出會繞過數字處理單元中的狀態機，并能直接阻止電源轉換并把FAULT/置為有效。數字處理單元之后被更新，這樣PMBus主機便能查詢器件的故障寄存器。

監控器的用途是保護負載和器件，因此它會通過適當犧牲準確度來換取速度的提升。HI/LO數值通常存儲于非易失性只讀存儲器(NVROM)之中，或者由PMBus通過諸如VOUT_UV_FAULT_LIMIT等命令來編程。另外，故障行為特性也被存儲在NVROM中，并且包括像“重試”、“重試之間的延遲”等。

監視

監視是一種通過ADC實現的高準確度測量。數字處理單元通常作為一個狀態機或軟件環路(其負責輪詢ADC輸出數據并使之可為PMBus所用)來實現。此外，監視數據也可在一個非常準確的數字處理單元伺服環路中使用，以改善輸出準確度。

故障

故障會因監控器或監視器而起。對于監控器，DAC給比較器提供一個基準，而輸出則直接饋電至FAULT/引腳。而對于監視器，數字處理單元采用一個數字比較器或者至數字處理單元FAULT/引腳的軟件條件指令。

權衡折衷

POL設計師所做的折衷相當直觀明了。安全性規定了哪些輸入和輸出具有監控器。監視方面的權衡則涉及準確度(因為ADC占用電路板面積資源且消耗功率)、以及通道的數目和多路復用器等。

作為系統設計師，他必須考慮其系統使用數據的目的、以及它必須具有多高的準確度。例如，典型用途如下：

● 系統開發與運行狀況檢驗和調試

● 效率監視

● 能耗監測

● 故障預測

● 優化(局部和全局)

● 準確度提升(伺服)