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輸出電壓讀取READ_VOUT和輸出電流讀取READ_IOUT的十進制快速翻譯方法

電子設計 ? 來源:Wenhao Wu ? 作者:Wenhao Wu ? 2021-04-06 11:36 ? 次閱讀
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PMBusTM是很多大電流電源管理芯片會用到的通用電源管理接口,其借用了SMBusTM的時序和命令格式,進行了電源常用命令的標準化。其中輸出電壓讀取READ_VOUT(8Bh) 和輸出電流讀取READ_IOUT(8Ch) 是最常用的兩個命令,但是命令返回值都是二進制,且并沒有注明單位,從而給命令返回值的翻譯帶來了難度。另外,很多電源工程師不熟悉數字邏輯,不了解PMBus的命令格式,這進一步加大了使用帶PMBus設備的困難。本文借助業界比較成功的40A可并聯,帶PMBus的DCDC轉換器TPS546D24A,闡述輸出電壓讀取READ_VOUT和輸出電流讀取READ_IOUT從返回值到十進制快速翻譯方法。

輸出電壓READ_VOUT

TPS546D24A的輸出電壓是通過READ_VOUT寄存器中的值轉化得來。其格式為ULINEAR16。要將寄存器中的值轉化為十進制,可以分三步走。

1. 讀取VOUT_MODE的值,VOUT_MODE在PMBUS的定義中,是一個1字節的寄存器,地址為20h,用于定義和輸出電壓有關的寄存器值的格式和步進值。

o4YBAGBr1aqADJlJAAF4CqNPIbU049.png

Bit[7]定義數據是相對值還是絕對值(影響過壓和欠壓保護相關值的定義),Bit[6:5]定義數據格式,TPS546D24只支持Linear格式,Bit[4:0]定義步進值指數N。步進值計算方法如下,注意Bit[4:0]為補碼形式,轉化為十進制時需要先轉化為原碼。

pIYBAGBr1myAIIU6AAAInqjehpw656.png

例子:VOUT_MODE=0x97。二進制為:1 00 10111,數據格式為相對值,Linear格式,步進值指數補碼為10111,首位為1,該值為負數,負數的原碼是補碼取反再+1,為01001,十進制為-9,則步進值為2-9,為0.001953125V,1.953mV。

2. 讀取READ_VOUT的值,READ_VOUT是一個2字節的寄存器,地址為8Bh,格式為Linear16,僅用于輸出電壓。

pIYBAGBr1cCAJC6CAACm6oDv5ws093.png

從前一步獲得步進值之后,從READ_VOUT寄存器中轉化得到十進制值,輸出電壓的計算方法為:

pIYBAGBr1niAPcNtAAANuogDPbU864.png

例子:READ_VOUT=0x01FD。二進制為:0000 0001 1111 1101,轉化為十進制為509,則輸出電壓為509*1.953mV=994mV。

3. 看ADC所處的位置,如下圖,內部ADC取值是從內部R1,R2分壓電路中取電壓采樣,而輸出電壓由VOSNS和GOSNS/SLAVE兩個引腳進行采樣。

pIYBAGBr1eGAZEr7AACnPX_HS1Q769.png

TPS546D24內部會將ADC的值進行處理,自動乘以(R1+R2)/R2進行換算。人工不需要任何處理。READ_VOUT的結果就是實際的輸出電壓。

另一種特殊的情況是,如果VOSNS和GOSNS/SLAVE引腳是處于外部的一個分壓網絡中,則READ_VOUT的值不能反應真實的輸出電壓值,需要人工換算,如TPS543B20這種輸出電壓采樣結構。這種情況下真實的輸出電壓為:

o4YBAGBr1fGAQk9oAAAeJp8ZSbw740.png

其中R1和R2分別是下分壓和上分壓電阻,VOUT輸出電壓計算值,READ_VOUT測量的是經過分壓之后R1兩端的電壓。

o4YBAGBr1gaAJgdEAABXyUxVAO0971.png

輸出電流

TPS546D24的輸出電流是通過READ_IOUT寄存器中的值轉化而來。其格式為SLINEAR11,要將寄存器中的值轉化為十進制,需要分兩步走。

1. 讀取CAPABILITY的值,在PMBUS的定義中,是一個1字節的寄存器,地址為19h,用于定義該設備具有的PMBUS功能。影響READ_IOUT取值的,是Bit[3],TPS546D24A僅支持LINEAR格式。

pIYBAGBr1iGASy0oAAF3r9NdVZg535.png

2. 讀取READ_IOUT的值,READ_IOUT是一個2字節的寄存器,地址為8Ch。Bit[15:11]是指數N,Bit[10:0]為尾數A,均為補碼表示(Two’s complement翻譯為補碼)。由于輸出電流有可能為負值,A有可能為負數。

o4YBAGBr1jmAc6qcAADogA4xJDo296.png

計算方法為:

o4YBAGBr1kiAQic9AAANhjmXslk667.png

例子1:READ_IOUT=0xD3F1。二進制為:11010 01111110001,則N為-6,A為1009,則輸出電流為:1009*2^(-6),為15.766A。

例子2:READ_IOUT=0xD7F1。二進制為:11010 11111110001,則N為-6,A為-15,則輸出電流為-0.234A。

3. 當輸出電流讀取不準時,可以補償,需要通過IOUT_CAL_GAIN和IOUT_CAL_OFFSET進行補償??蓡为毺幚硪幌?,也可全部一起處理,處理方法和TPS53688類似。可以參考多相控制器補償方式。

編輯:hfy

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