對(duì)于服務(wù)器、以太網(wǎng)交換機(jī)、基站、以及等云端基礎(chǔ)設(shè)施終端設(shè)備內(nèi)電源的功率密度的要求越來(lái)越高。為了應(yīng)對(duì)這一要求，將集成MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管）DC/DC轉(zhuǎn)換器用于高電流POL（負(fù)載點(diǎn)）電源軌的已經(jīng)成為主流。而在此之前，一直將具有外部MOSFET的PWM（脈寬調(diào)制）控制器用于電源軌。此外，高性能處理器和那些與FPGA相類似的器件在自適應(yīng)電壓縮放方面的需求（根據(jù)處理器運(yùn)行配置文件對(duì)Vout進(jìn)行按需即時(shí)調(diào)節(jié)，以優(yōu)化功率損耗）也變得越來(lái)越重要。而且，電源設(shè)計(jì)人員越來(lái)越注意不使用外部組件，并且更加關(guān)注可靠性的提升，以及對(duì)于故障的防范。

目前，TI提供TPS544C20和TPS544B20電源轉(zhuǎn)換器；這兩款轉(zhuǎn)換器將上述這兩個(gè)非常不錯(cuò)的想法組合在了一起。另一方面，它們已經(jīng)集成了電流承載能力高達(dá)30A和20A的MOSFET，除此之外，它們還特有PMBus? 控制功能。

‘PMBus’是什么，它在電源方面為什么具有如此之高的價(jià)值？PMBus代表“電源管理總線”，它是對(duì)電源管理的“遠(yuǎn)程控制”。PMBus控制的設(shè)計(jì)理念在于，你可以用軟件命令來(lái)即時(shí)控制和設(shè)定電源管理器件。在純粹的模擬設(shè)計(jì)中，你需要在設(shè)計(jì)階段設(shè)定器件運(yùn)行方式，并且選擇電阻器和電容器，所以這一點(diǎn)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。借助PMBus協(xié)議，一個(gè)控制處理器能夠改變開關(guān)頻率、電流限值和輸出電壓等參數(shù)。PMBus還能提供遙感勘測(cè)功能，比如說(shuō)讀取IC溫度和電流等數(shù)值，這樣的話，處理器就能夠動(dòng)態(tài)地監(jiān)視電源系統(tǒng)了。

PMBus的設(shè)計(jì)理念來(lái)源于19世紀(jì)80年代早期開發(fā)出來(lái)的普遍采用I2C總線。I2C總線，表示內(nèi)部IC（集成電路），曾經(jīng)是一個(gè)控制和監(jiān)視任一電子系統(tǒng)的通用總線。它曾經(jīng)是一個(gè)簡(jiǎn)單的總線協(xié)議，取代了當(dāng)時(shí)的很多專有協(xié)議。基于I2C總線，在1995年定義了SMBus協(xié)議或稱為系統(tǒng)管理總線。由于它增加了數(shù)據(jù)包錯(cuò)誤校驗(yàn)而使其自身變得更加穩(wěn)健耐用，SMBus與I2C之間有著些許的不同。SMBus曾被用于個(gè)人電腦和服務(wù)器。不過(guò)，這個(gè)行業(yè)的從業(yè)人員很快認(rèn)識(shí)到，最好用一個(gè)共同協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)集來(lái)滿足系統(tǒng)的電源管理需求，而這一想法最終催生出PMBus控制定義。在將SMbus用作物理層的同時(shí)，PMBus設(shè)立了針對(duì)電源管理的協(xié)議，從而取代了數(shù)個(gè)專有協(xié)議。

TI的SWIFT?TPS544C20和TPS544B20是業(yè)內(nèi)第一款具有集成FET和PMBus數(shù)字接口的4.5V至18V，30A DC/DC轉(zhuǎn)換器。為了使工程師在使用這些產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)更加簡(jiǎn)便，我們?cè)赪EBENCH? 電源設(shè)計(jì)工具中增加了支持。在WEBENCH工具內(nèi)部，你能夠練習(xí)很多的PMBus命令，并且可以立即看到這些命令對(duì)于設(shè)計(jì)產(chǎn)生的影響，從而幫助你快速分析設(shè)計(jì)，以及進(jìn)行原型設(shè)計(jì)。

比如說(shuō)，我們用PMBus命令來(lái)實(shí)時(shí)改變一個(gè)控制器的輸出電壓。例如，為了延長(zhǎng)電池的使用壽命，你希望限制筆記本電腦等功耗敏感應(yīng)用內(nèi)的微處理器的性能。你知道，微處理器的功率耗散與C V 2 f成比例。功率耗散取決于電壓的平方，所以，電壓的減少對(duì)于功耗降低會(huì)產(chǎn)生更加明顯的效果。微處理器能夠動(dòng)態(tài)地發(fā)出一個(gè)PMBus命令給電源轉(zhuǎn)換器，以通過(guò)PMBus總線來(lái)減小輸出電壓。這個(gè)Vout轉(zhuǎn)換命令由TPS544C20或TPS544B20來(lái)執(zhí)行，以改變其Vout。下面給出了這些設(shè)計(jì)步驟。

我用TPS544C20創(chuàng)建了一個(gè)設(shè)計(jì)，3.3V的標(biāo)稱輸出電壓能夠提供20A的輸出電流。輸入電壓在4.5V至5.5V之間。在高級(jí)選項(xiàng)中，我將PMBus命令Vref Margin Low（裕量低值）設(shè)定為-16.67%，并且將運(yùn)行裕量設(shè)定為“Margin Low”，以降低輸出電壓（圖1）。

圖1.在“Advanced Options”WEBENCH控制面板內(nèi)設(shè)定PMBus命令。

這一設(shè)置使得TPS544C20將Vout從3.3V的標(biāo)稱值變換為2.75V，降低了16.67%。你可以在WEBENCH電源設(shè)計(jì)工具中用在線“Vout變換”仿真來(lái)模擬這個(gè)效果（圖2）。

圖2.Vout變換仿真。

如果你放大輸出電壓波形，你將會(huì)發(fā)現(xiàn)輸出電壓紋波沿著平均Vout變化，從3.3V變換為2.75V。OP Val部分中的工作值表示針對(duì)全新Vout的全部變量。

在這部視頻中獲得與我所使用的WEBENCH設(shè)計(jì)完全一樣的設(shè)計(jì)（這個(gè)設(shè)計(jì)由全新的“與大家分享”特性創(chuàng)建）。

在WEBENCH電源設(shè)計(jì)工具中，用PMBus特性來(lái)試著創(chuàng)建一個(gè)PMBus系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)，并且用在線SPICE仿真來(lái)分析這個(gè)設(shè)計(jì)。