TPS546D24A PMBUSTM輸出電壓和輸出電流解析

Other Parts Discussed in Post： TPS546D24A， TPS546D24， TPS543B20， TPS53688

作者：Wenhao Wu

PMBusTM是很多大電流電源管理芯片會(huì)用到的通用電源管理接口，其借用了SMBusTM的時(shí)序和命令格式，進(jìn)行了電源常用命令的標(biāo)準(zhǔn)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(gè)命令，但是命令返回值都是二進(jìn)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(shù)字邏輯，不了解PMBus的命令格式，這進(jìn)一步加大了使用帶PMBus設(shè)備的困難。本文借助業(yè)界比較成功的40A可并聯(lián)，帶PMBus的DCDC轉(zhuǎn)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(jìn)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(zhuǎn)化得來。其格式為ULINEAR16。要將寄存器中的值轉(zhuǎn)化為十進(jìn)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(gè)1字節(jié)的寄存器，地址為20h，用于定義和輸出電壓有關(guān)的寄存器值的格式和步進(jìn)值。

Bit［7］定義數(shù)據(jù)是相對(duì)值還是絕對(duì)值（影響過壓和欠壓保護(hù)相關(guān)值的定義），Bit［6:5］定義數(shù)據(jù)格式，TPS546D24只支持Linear格式，Bit［4:0］定義步進(jìn)值指數(shù)N。步進(jìn)值計(jì)算方法如下，注意Bit［4:0］為補(bǔ)碼形式，轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制時(shí)需要先轉(zhuǎn)化為原碼。

例子：VOUT_MODE=0x97。二進(jìn)制為：1 00 10111，數(shù)據(jù)格式為相對(duì)值，Linear格式，步進(jìn)值指數(shù)補(bǔ)碼為10111，首位為1，該值為負(fù)數(shù)，負(fù)數(shù)的原碼是補(bǔ)碼取反再+1，為01001，十進(jìn)制為-9，則步進(jìn)值為2-9，為0.001953125V，1.953mV。

2. 讀取READ_VOUT的值，READ_VOUT是一個(gè)2字節(jié)的寄存器，地址為8Bh，格式為L(zhǎng)inear16，僅用于輸出電壓。

從前一步獲得步進(jìn)值之后，從READ_VOUT寄存器中轉(zhuǎn)化得到十進(jìn)制值，輸出電壓的計(jì)算方法為：

例子：READ_VOUT=0x01FD。二進(jìn)制為：0000 0001 1111 1101，轉(zhuǎn)化為十進(jìn)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(nèi)部ADC取值是從內(nèi)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(gè)引腳進(jìn)行采樣。

TPS546D24內(nèi)部會(huì)將ADC的值進(jìn)行處理，自動(dòng)乘以（R1+R2）/R2進(jìn)行換算。人工不需要任何處理。READ_VOUT的結(jié)果就是實(shí)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(gè)分壓網(wǎng)絡(luò)中，則READ_VOUT的值不能反應(yīng)真實(shí)的輸出電壓值，需要人工換算，如TPS543B20這種輸出電壓采樣結(jié)構(gòu)。這種情況下真實(shí)的輸出電壓為：

其中R1和R2分別是下分壓和上分壓電阻，VOUT輸出電壓計(jì)算值，READ_VOUT測(cè)量的是經(jīng)過分壓之后R1兩端的電壓。

輸出電流

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

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

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

計(jì)算方法為：

例子1：READ_IOUT=0xD3F1。二進(jìn)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(jìn)制為：11010 11111110001，則N為-6，A為-15，則輸出電流為-0.234A。

3. 當(dāng)輸出電流讀取不準(zhǔn)時(shí)，可以補(bǔ)償，需要通過IOUT_CAL_GAIN和IOUT_CAL_OFFSET進(jìn)行補(bǔ)償。可單獨(dú)處理一相，也可全部一起處理，處理方法和TPS53688類似?？梢詤⒖级嘞?a target="_blank">控制器補(bǔ)償方式。

審核編輯：金巧