盡管數(shù)字接口日益流行，但電源子系統(tǒng)的數(shù)字接口可以為特定電子應(yīng)用帶來(lái)什么好處還未能被人們廣泛了解。本文以適用于各種應(yīng)用的MPS數(shù)字電源解決方案為例，總結(jié)了目前常見(jiàn)的數(shù)字通信物理接口和協(xié)議。

數(shù)字通信和控制可以為電源變換子系統(tǒng)及其所在系統(tǒng)帶來(lái)很多好處。數(shù)字接口為電源設(shè)計(jì)工程師提供了很大的靈活性，它讓工程師可以在系統(tǒng)板組裝完成之后再完善某些參數(shù)，例如電壓軌序列、故障保護(hù)閾值和反饋補(bǔ)償?shù)取?/p>

將OSI模型用于數(shù)字通信時(shí)，它主要涉及兩個(gè)部分：執(zhí)行通信的物理層（PHY）以及用于交流信息的協(xié)議或命令集。

1. 大多數(shù)電源變換器的物理層（PHY）都采用I2C串行接口或其派生SMBus接口。它允許多個(gè)變換器電路與主機(jī)控制器共享一個(gè)接口，并用于服務(wù)器和PC中的多個(gè)子系統(tǒng)。

2. 數(shù)據(jù)鏈路層定義了需要在主機(jī)和電壓變換器電路之間傳遞的信息。其數(shù)據(jù)可以是一組可尋址寄存器，這些寄存器可以為每個(gè)IC定義唯一的數(shù)據(jù)位，也可以遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定義。

(要了解有關(guān)I2C、SMBus和PMBus之間的區(qū)別，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)?PMBus官網(wǎng)。）

I2C 接口定義了雙向時(shí)鐘信號(hào)（SCL）和雙向數(shù)據(jù)信號(hào)（SDA）。PMBus基于此又添加了告警信號(hào)，以及一組定義好的寄存器/命令來(lái)傳遞狀態(tài)信息。兩種標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)序均相同。

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PMBus標(biāo)準(zhǔn)要求，若要符合規(guī)范，電源設(shè)備必須至少實(shí)現(xiàn)一條PMBus命令。大多數(shù)帶PMBus接口的設(shè)備都將PMBus協(xié)議用于常用命令，例如設(shè)置輸出電壓或讀取芯片溫度。但同時(shí)，幾乎所有設(shè)備都會(huì)配置自己唯一的MFG_SPECIFIC寄存器。此外，由于實(shí)際數(shù)值需要編碼為數(shù)字信號(hào)才能通過(guò)數(shù)字接口通信，PMBus標(biāo)準(zhǔn)還定義了兩種編碼方式：direct（直接）和linear（線性）。在直接模式中，命令中的值即設(shè)備中為寄存器定義的整數(shù)值。

Linear（線性）數(shù)據(jù)格式

線性數(shù)據(jù)格式采用浮點(diǎn)值表示形式。在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)設(shè)備都采用Linear11或Linear16這兩種數(shù)據(jù)格式。

Linear11數(shù)據(jù)格式

這種數(shù)據(jù)格式具有11位尾數(shù)和5位指數(shù)（請(qǐng)參見(jiàn)圖2）。尾數(shù)和指數(shù)都是二進(jìn)制補(bǔ)碼整數(shù)，這表示它們可以是正數(shù)或者負(fù)數(shù)。

使用公式（1）將實(shí)際值轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)inear11格式：

N可以為正或負(fù)， 2N定義了Y尾數(shù)LSB的大小。使用Linear11格式可以表示的最小數(shù)字是±2-16 x 1 =?±15.3e-6，最大數(shù)字為±33.5e6。

由于Signed（有符號(hào)）11位整數(shù)為-1,024至+1,023，尾數(shù)的大小應(yīng)介于512和1,023之間。由此可以得出一種將實(shí)際值編碼為PMBus Linear11格式值的方法。即N從-16開(kāi)始遞增，并保持尾數(shù)大小在所需范圍之內(nèi)。

Linear16數(shù)據(jù)格式

Linear16格式與Linear11相似，但這種格式將完整的16位I2C命令包全部用于尾數(shù)，而指數(shù)則單獨(dú)提供（參見(jiàn)圖3）。例如，MPS提供的MPQ4230?降壓-升壓變換器將這種格式用于VOUT_COMMAND和READ_VOUT命令，以設(shè)置和讀取輸出電壓。

這種數(shù)據(jù)格式具有16位尾數(shù)和5位指數(shù)。尾數(shù)和指數(shù)都是二進(jìn)制補(bǔ)碼整數(shù)，這代表它們可以是正數(shù)或者負(fù)數(shù)。

使用公式（2）將實(shí)際值轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)inear16格式：

對(duì)于5位指數(shù)，使用Linear16格式可以表示的最小數(shù)字仍為±2-16?x 1 = ±15.3e-6。但是，尾數(shù)目標(biāo)值現(xiàn)在介于214?和215之間，即介于16384和32767之間。這樣可以為設(shè)置和讀取輸出電壓提供更高的分辨率。表1顯示了VOUT_MODE命令的定義。

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