作者：Zaid Salman，Intersil Industrial and Communications Power Group技術(shù)營(yíng)銷經(jīng)理

電源管理總線標(biāo)準(zhǔn)是全面數(shù)字化控制及管理供電系統(tǒng)的下一階段的發(fā)展方向。采用電源管理總線及電源管理總線裝置進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換，可提供傳統(tǒng)的模擬電源系統(tǒng)所無(wú)法比擬的靈活性，調(diào)控性及可觀測(cè)性。

何為電源管理總線？

電源管理總線是運(yùn)用數(shù)字通信總線與電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)進(jìn)行通信的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。電源管理總線標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范包括一個(gè)傳輸層（或物理層）及一種指令語(yǔ)言。傳輸層為電氣規(guī)范集，指令語(yǔ)言是用于通信的軟件指令集。電源管理系統(tǒng)的數(shù)字化控制及監(jiān)測(cè)并非一種新理念，但直到電源管理總線出現(xiàn)以前，并不存在可供集成電路及電源模塊供應(yīng)商執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

電源管理總線為不必支付版權(quán)稅的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，其所有者為系統(tǒng)管理界面論壇。系統(tǒng)管理界面論壇的會(huì)員可免費(fèi)使用所有電源管理總線規(guī)范。目前已有26個(gè)半導(dǎo)體及電源模塊制造商采用了電源管理總線，而采用電源管理總線的公司還在不斷增加。

電源管理總線規(guī)范及指令集

電源管理總線傳輸層的依據(jù)為Intel開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)管理總線標(biāo)準(zhǔn)。電源管理總線目前使用系統(tǒng)管理總線的1.1版本，并進(jìn)行了部分?jǐn)U展。電源管理總線的物理層包含系統(tǒng)管理總線層, 尋址及固定信號(hào)。系統(tǒng)管理總線為共享的總線，因此電源管理總線上的每一裝置必須有自己的地址。除了系統(tǒng)管理總線的信號(hào)外，電源管理總線裝置也具有固定信號(hào)，以便切斷獨(dú)立于系統(tǒng)管理總線物理層之外的信號(hào)。

電源管理總線標(biāo)準(zhǔn)的指令集定義了256個(gè)指令地址，其中77個(gè)為將來(lái)使用而預(yù)留，46個(gè)用于制造商專用指令及功能。其余的143個(gè)指令地址包括六組功能：配置，控制，狀態(tài)監(jiān)測(cè)，故障管理，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及管理。

配置指令用于針對(duì)目標(biāo)應(yīng)用而對(duì)電源總線管理裝置進(jìn)行初始化和設(shè)定正確操作的功能?？刂浦噶钣糜趯?duì)已經(jīng)配置完畢的裝置改變操作參數(shù)，以及根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)而執(zhí)行任務(wù)。狀態(tài)監(jiān)測(cè)指令對(duì)系統(tǒng)的各種參數(shù)及情況進(jìn)行報(bào)告。故障管理指令用于在故障發(fā)生之前，發(fā)生之中及發(fā)生之后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理。數(shù)據(jù)儲(chǔ)存及管理指令用于與電源管理總線集成電路及模塊的易失性及非易失性記憶進(jìn)行界面連接。

制造商專用的指令可以是上述六組功能中的任何一組，指的是某一供應(yīng)商所專用的電源管理總線裝置執(zhí)行中的指令。每一采用電源管理總線的集成電路或模塊供應(yīng)商, 都可在自己的電源管理總線產(chǎn)品中使用制造商專用指令。

電源管理總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

電源管理總線標(biāo)準(zhǔn)對(duì)某些類型的系統(tǒng)主機(jī)或總線主控器與電源管理總線電源轉(zhuǎn)換裝置之間的通信進(jìn)行了定義。電源管理總線裝置指的是執(zhí)行電源管理總線標(biāo)準(zhǔn)的任何裝置，此裝置包括了隔離型交流/直流，隔離型的直流/直流以及非隔離型的直流/直流電源轉(zhuǎn)換的全部電源管理集成電路。甚至還可將電源管理總線標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于溫度傳感器及風(fēng)扇控制器，因?yàn)樗鼈円矊儆陔娫垂芾淼姆懂牎?

系統(tǒng)主機(jī)可以是安裝于印刷電路板（PCB）上作為電源管理總線裝置的實(shí)體裝置，如現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA），微處理器或通用的微控制器，也可以是處于系統(tǒng)外部的控制實(shí)體，如自動(dòng)檢驗(yàn)設(shè)備，甚至可以是臺(tái)式電腦中的控制軟件。能夠用于系統(tǒng)管理總線通信的任何物體均可用作電源管理總線系統(tǒng)的界面。

電源管理總線既非實(shí)施供電的標(biāo)準(zhǔn)， 如電壓調(diào)整模塊（VRM）或Intel移動(dòng)電壓定位（IMVP）， 亦非用于電源共享或電壓追蹤/定序等功能的內(nèi)部轉(zhuǎn)換通信標(biāo)準(zhǔn)。圖一為電源管理總線系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。SMBDAT, SMBCLK及 SMBALRT信號(hào)均為電源管理總線標(biāo)準(zhǔn)的一部分，而GEN CTRL信號(hào)可用于任何控制，如接通或切斷信號(hào)。

電源管理總線的優(yōu)勢(shì)

電源管理總線為無(wú)須支付版權(quán)稅的開(kāi)放式免費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，可用于任何類型的電源轉(zhuǎn)換。實(shí)施電源管理總線的電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，將比傳統(tǒng)的模擬電源系統(tǒng)擁有許多顯著的優(yōu)勢(shì)，如配置更加靈活，系統(tǒng)控制更為廣泛及準(zhǔn)確， 監(jiān)測(cè)及遙感勘測(cè)更為詳細(xì)和精確，等。

配置簡(jiǎn)便靈活

供電系統(tǒng)，例如非隔離型的直流/直流轉(zhuǎn)換，其多個(gè)功能參數(shù)必須經(jīng)過(guò)配置方可滿足某一特殊應(yīng)用的需要。最為基本的功能參數(shù)是輸出電壓設(shè)定點(diǎn)，工作頻率，以及過(guò)電流和過(guò)電壓的門檻。這些參數(shù)全部直接由應(yīng)用的需要來(lái)確定。除此之外，根據(jù)執(zhí)行電源系統(tǒng)的集成電路的復(fù)雜程度還有一些其它的參數(shù)需要確定。這些其它參數(shù)包括，電源正常窗口界限，過(guò)電流故障處理模式，軟啟動(dòng)斜坡率，相位延遲（在多電源集成電路同步的情況下），供電追蹤及定序模式。

使用模擬集成電路的傳統(tǒng)電源系統(tǒng)，采用電阻反饋來(lái)設(shè)定輸出電壓，采用電阻器或電容器或者是電阻器及電容器來(lái)設(shè)定工作頻率，采用電阻器來(lái)設(shè)定過(guò)電流保護(hù)門檻，而對(duì)于過(guò)電壓保護(hù)門檻，用戶可能會(huì)不作改動(dòng)或無(wú)法改動(dòng)。由于系統(tǒng)的功能參數(shù)是使用實(shí)體元件來(lái)設(shè)定的，因而需要為每一電源用戶設(shè)計(jì)不同的實(shí)體硬件。

然而，如果使用電源管理總線集成電路，只要將適當(dāng)?shù)碾娫垂芾砜偩€指令發(fā)至電源轉(zhuǎn)換集成電路，便可設(shè)定上述參數(shù)。這意味著，可以使用軟件來(lái)對(duì)最終用戶的電源系統(tǒng)進(jìn)行配置，從而實(shí)現(xiàn)快速更改，并將硬件的設(shè)計(jì)次數(shù)降至最少。

控制廣泛準(zhǔn)確

通過(guò)軟件對(duì)電源系統(tǒng)進(jìn)行配置可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變動(dòng)?？煽焖俑纳鲜龅墓ぷ鲄?shù)如輸出電壓設(shè)定點(diǎn)，工作頻率，電源正常窗口界限，故障處理模式，從而根據(jù)需求迅速變換供電系統(tǒng)。傳統(tǒng)的模擬供電系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)這種復(fù)雜及動(dòng)態(tài)的控制。

監(jiān)測(cè)及遙感勘測(cè)詳細(xì)精確

電源管理總線指令集包括可讀取及報(bào)告輸入和輸出電壓和電流、溫度、負(fù)載循環(huán)和頻率的功能，因而可準(zhǔn)確及全面地控制供電系統(tǒng)中的許多，甚至幾乎是所有的工作因素。通過(guò)電源管理總線指令，電源轉(zhuǎn)換集成電路可與系統(tǒng)主機(jī)或總線總控器進(jìn)行通信，并將系統(tǒng)的工作參數(shù)報(bào)告至系統(tǒng)，可根據(jù)供應(yīng)的情況來(lái)捕捉及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。在一項(xiàng)新設(shè)計(jì)的測(cè)試及調(diào)試階段，由于這一功能可以充分地顯現(xiàn)供電系統(tǒng)的性能，因而更加有用。

Intersil的電源管理總線產(chǎn)品開(kāi)發(fā)

市場(chǎng)上的電源管理總線標(biāo)準(zhǔn)及電源管理總線裝置為供電系統(tǒng)的發(fā)展及性能提高提供了引人注目的前景。Intersil在研制電源管理總線兼容的電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)品中投入了巨資，并且是最早使用電源管理總線的廠商之一。Intersil參與了一些貼牌生產(chǎn)（OEM）及原始設(shè)計(jì)制造商（ODM）項(xiàng)目，以便確定非隔離型直流/直流轉(zhuǎn)換空間中的新一代電源管理總線轉(zhuǎn)換器。Intersil的電源管理總線開(kāi)發(fā)路線圖中有多種電源管理總線產(chǎn)品，包括既使用模擬控制又使用數(shù)字控制的單相和多相直流/直流轉(zhuǎn)換器。

圖一：電源管理總線系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)