数字电源监视和遥测

在启动和停机之间，数字电源器件起什么作用呢?两种核心功能是监控和遥测。监控是一种快速动作安全功能，其可防止器件和/或负载受损。遥测是一种持续的质量管理功能。《Bodo's Power Systems》杂志近期的一则广告，罗列了上述两种功能对于数字电源有以下好处：

● 优化

● 预见性维护

● 故障检测

在这我们来看看一种典型的POL内部架构，并研究其对电源系统设计的影响。

POL内部架构

图1示出了具有3个主要功能块的简化POL。

● 监控器

● 监视器

● 数字处理单元

数字处理单元是“大脑”(未示出的是内核电源转换)。数字处理单元负责处理PMBus和CONTROL输入，并把POWER_GOOD和FAULT/置为有效。

大多数器件都具有多个这样的POL，不过为简单起见，我们可以插入输入和输出。

图1：POL结构

监控

监控电路是一个快速动作的单通道比较器或窗口比较器。一般地，输出会绕过数字处理单元中的状态机，并能直接阻止电源转换并把FAULT/置为有效。数字处理单元之后被更新，这样PMBus主机便能查询器件的故障寄存器。

监控器的用途是保护负载和器件，因此它会通过适当牺牲准确度来换取速度的提升。HI/LO数值通常存储于非易失性只读存储器(NVROM)之中，或者由PMBus通过诸如VOUT_UV_FAULT_LIMIT等命令来编程。另外，故障行为特性也被存储在NVROM中，并且包括像“重试”、“重试之间的延迟”等。

监视

监视是一种通过ADC实现的高准确度测量。数字处理单元通常作为一个状态机或软件环路(其负责轮询ADC输出数据并使之可为PMBus所用)来实现。此外，监视数据也可在一个非常准确的数字处理单元伺服环路中使用，以改善输出准确度。

故障

故障会因监控器或监视器而起。对于监控器，DAC给比较器提供一个基准，而输出则直接馈电至FAULT/引脚。而对于监视器，数字处理单元采用一个数字比较器或者至数字处理单元FAULT/引脚的软件条件指令。

权衡折衷

POL设计师所做的折衷相当直观明了。安全性规定了哪些输入和输出具有监控器。监视方面的权衡则涉及准确度(因为ADC占用电路板面积资源且消耗功率)、以及通道的数目和多路复用器等。

作为系统设计师，他必须考虑其系统使用数据的目的、以及它必须具有多高的准确度。例如，典型用途如下：

● 系统开发与运行状况检验和调试

● 效率监视

● 能耗监测

● 故障预测

● 优化(局部和全局)

● 准确度提升(伺服)