电源应用中的数字通信
尽管数字接口日益流行，但电源子系统的数字接口可以为特定电子应用带来什么好处还未能被人们广泛了解。本文以适用于各种应用的MPS数字电源解决方案为例，总结了目前常见的数字通信物理接口和协议。
数字通信和控制可以为电源变换子系统及其所在系统带来很多好处。数字接口为电源设计工程师提供了很大的灵活性，它让工程师可以在系统板组装完成之后再完善某些参数，例如电压轨序列、故障保护阈值和反馈补偿等。
将OSI模型用于数字通信时，它主要涉及两个部分：执行通信的物理层（PHY）以及用于交流信息的协议或命令集。
大多数电源变换器的物理层（PHY）都采用I2C串行接口或其派生SMBus接口。它允许多个变换器电路与主机控制器共享一个接口，并用于服务器和PC中的多个子系统。
数据链路层定义了需要在主机和电压变换器电路之间传递的信息。其数据可以是一组可寻址寄存器，这些寄存器可以为每个IC定义唯一的数据位，也可以遵循行业标准来定义。
(要了解有关I2C、SMBus和PMBus之间的区别，请访问 PMBus官网。）
I2C 接口定义了双向时钟信号（SCL）和双向数据信号（SDA）。PMBus基于此又添加了告警信号，以及一组定义好的寄存器/命令来传递状态信息。两种标准的时钟和数据信号时序均相同。
PMBus标准要求，若要符合规范，电源设备必须至少实现一条PMBus命令。大多数带PMBus接口的设备都将PMBus协议用于常用命令，例如设置输出电压或读取芯片温度。但同时，几乎所有设备都会配置自己唯一的MFG_SPECIFIC寄存器。此外，由于实际数值需要编码为数字信号才能通过数字接口通信，PMBus标准还定义了两种编码方式：direct（直接）和linear（线性）。在直接模式中，命令中的值即设备中为寄存器定义的整数值。
Linear（线性）数据格式
线性数据格式采用浮点值表示形式。在实际应用中，大多数设备都采用Linear11或Linear16这两种数据格式。
Linear11数据格式
这种数据格式具有11位尾数和5位指数（请参见图2）。尾数和指数都是二进制补码整数，这表示它们可以是正数或者负数。
使用公式（1）将实际值转换为Linear11格式：
N可以为正或负， 2N定义了Y尾数LSB的大小。使用Linear11格式可以表示的最小数字是±2-16 x 1 = ±15.3e-6，最大数字为±33.5e6。
由于Signed（有符号）11位整数为-1,024至+1,023，尾数的大小应介于512和1,023之间。由此可以得出一种将实际值编码为PMBus Linear11格式值的方法。即N从-16开始递增，并保持尾数大小在所需范围之内。
Linear16数据格式
Linear16格式与Linear11相似，但这种格式将完整的16位I2C命令包全部用于尾数，而指数则单独提供（参见图3）。例如，MPS提供的MPQ4230 降压-升压变换器将这种格式用于VOUT_COMMAND和READ_VOUT命令，以设置和读取输出电压。
这种数据格式具有16位尾数和5位指数。尾数和指数都是二进制补码整数，这代表它们可以是正数或者负数。
使用公式（2）将实际值转换为Linear16格式：
对于5位指数，使用Linear16格式可以表示的最小数字仍为±2-16 x 1 = ±15.3e-6。但是，尾数目标值现在介于214 和215之间，即介于16384和32767之间。这样可以为设置和读取输出电压提供更高的分辨率。表1显示了VOUT_MODE命令的定义。
继续阅读 >>>请复制下方链接进入MPS官网查看：
https://www.monolithicpower.cn/202303_13
