Embedded PMBus

Auch komplexe Stromversorgungssysteme lassen sich einfach realisieren

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Ein Schreibschutz-Eingang ist optional, und Ericssons eigenes Design verkleinert die 7-Bit-Standard-Logikadresse auf zwei Leitungen (Bild 1).

Gemeinsame und bausteinspezifische Befehlen

Die PMBus-Befehlssprache besteht aus gemeinsamen und bausteinspezifischen Befehlen, die ein hohes Maß an Steuerung ermöglichen, sobald entsprechende Bausteine verwendet werden. Die Protokolle geben vor, dass kompatible Bausteine ohne Host-Überwachung hochgefahren und betrieben werden können. Eine Set-&-Forget-Einrichtung erlaubt die Programmierung mit Konfigurationsdaten, die auf unbestimmte Zeit oder bis zur erneuten Programmierung erhalten bleiben. Logistisch ergeben sich ebenfalls Vorteile: ähnlich wie bei PLDs lässt sich ein digitaler Wandler programmieren – und zwar an vielen Punkten vor und während der Endmontage eines Systems, sowie dynamisch innerhalb des Zielsystems. Die PMBus v2.0 Spezifikation ist kostenlos erhältlich unter: www.pmbus.org.

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Digitale Wandler vereinfachen die Ablaufsteuerung

Die Ablaufsteuerung von Stromschienen verfügt in der PMBus-Befehlssprache über ihren eigenen Bereich. Die Tabelle zeigt vier Standardbefehle zusammen mit einem Power-Good-Signal-Befehl, der spezifisch für Ericssons 3E-Serie digitaler POLs ist.

POLs unterstützen vier Ablaufsteuerungsmodi

Die POLs unterstützen vier Ablaufsteuerungsmodi, die alle Anwendungsszenarien abdecken. Eine zeitbasierte Ablaufsteuerung ist einfach: dabei werden die Control-Pins aller Wandler einer Gruppe mit dem Enable-Signal verbunden. Wird das Enable-Signal aktiviert, verringert jeder Wandler eine voreingestellte Verzögerung, bevor sein Ausgang hochfährt. Die Summe der Verzögerungs- und Anstiegszeiten legt die Position des Wandlers innerhalb der Gruppe fest. Bei allen Produkten der 3E-Serie ist eine Power-Down-Ablaufsteuerung möglich, die andere Werte als beim Hochfahren verwenden kann. Die Timing-Genauigkeit hängt von den einzelnen Wandlern ab, beträgt aber in den meisten Anwendungen mit ±0,25% einen vernachlässigbaren kleinen Fehler.

Ereignisbasierte Ablaufsteuerung

Eine ereignisbasierte Ablaufsteuerung verbindet das Power-Good-Ausgangssignal eines Wandlers mit dem Control-Eingang des nächsten Wandlers innerhalb der Sequenz. Damit startet der Ausgang einer Stromschiene die nachfolgende Einschaltverzögerung. Beim Abschalten kehrt sich die Reihenfolge um. Eine Variante ersetzt den Global Communications Bus (GCB), der sich in Ericssons zweiter Generation digitaler POLs findet und die Power-Good-Signale bereitstellt, mit dem PMBus-Sequenzbefehl. Dieser konfiguriert die Reihenfolge der Wandler innerhalb der Gruppe. Der GCB ist ein eindrahtiger serieller Bus, der die digitalen Wandler zu kompatiblen Baugruppen verbindet, um Funktionen wie Fehler- und Phasenstreuung zu unterstützen, die durch eine genaue Synchronisation profitieren. Dies erhöht die Flexibilität der Anwendung, indem verdrahtete Verbindungen durch Softwarebefehle ersetzt werden.

Digitaler Workflow vereinfacht komplexe Anwendungen

Ausgangsspannungs-Tracking ist die vierte Methode. Hier wird der Spannungsausgang eines „Tracking-Master“-Wandlers mit einem analogen Eingangs-Pin eines oder mehrerer „Tracking Slaves“ verbunden, um als Referenz zu dienen. Die Slaves ahmen die Einschaltverzögerung und Anstiegsrate des Masters nach. Je nach Konfiguration wird damit ein robuster Betrieb gewährleistet, wenn z.B. der Master seinen Power-Good-Schwellenwert nicht erreicht.

Umfangreiches Hardware- und Software-Angebot

Wie andere digitale Baugruppen profitieren auch die Wandler der 3E-Serie vom umfangreichen Angebot an Evaluierungs-Hardware und -Software. Damit sind die Funktionen dieser Wandler sofort zugänglich. Ein Evaluierungsboard enthält zum Beispiel zwei Intermediate-Bus-Wandler und kann direkt mit einem Board verbunden werden, das eine Auswahl an POLs enthält, um ein Mini-System zu erstellen.

Verbindung zwischen PMBus-Hardware und Power Designer Software Suite

Ein Adapter verbindet die PMBus-Hardware mit der Power Designer Software Suite auf dem PC. Anwender können sich so mit dem PMBus, dem komplexen Systemdesign und der Entwicklung vertraut machen. Die Hardware ist robust für hohe Ströme, und die Tools decken vom PMBus-Tracing bis zum Erstellen von Konfigurationsdateien alles ab, was die umfangreichen Steuerungsmöglichkeiten der Software ergänzt. Bild 2 zeigt eine Ansicht der grafischen Schnittstelle, mit einem Beispiel einer GCB-basierten Ablaufsteuerung. Dabei ist die Stromschiene „MCU_3.3V“ so konfiguriert, dass sie zuerst aktiviert wird und nach einer Verzögerung von 10 ms die niedrigeren Spannungen folgen.

Weitere Informationen stehen kostenlos online

* Patrick Le Fèvre ist Marketing and Communication Director bei Ericsson Power Modules in Stockholm.

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