為什么電源要有數(shù)據(jù)總線？

電源制造商最近開始提供控制和監(jiān)控電源的接口，本文將重點討論這一原因以及電路設(shè)計師的前景。

讓我們先思考一下需要電源短時間內(nèi)提供高功率的應(yīng)用，所需的平均功率明顯較低，此類應(yīng)用可能是 3D 打印機、激光切割或需要快速移動但大部分時間靜止待命的機械手臂。這些設(shè)備的開發(fā)人員可能傾向于一個能夠永久提供預(yù)期的最高功率峰值的電源（也就是最壞情況下的負載電流）。然而用這種方式確定規(guī)格得到的是一個非常昂貴的電源，效率方面也不會太好，而且在某種程度上可能導(dǎo)致危險操作。這是因為發(fā)生故障時，輸送到負載的電流可能大到足以引發(fā)火災(zāi)。

因此答案很明顯，較小的電源不但可以在設(shè)定的短時間內(nèi)提供高功率峰值，又可以在發(fā)生連續(xù)故障時限制電流。電氣負載的類型決定了在何種條件下需要什么功率。開發(fā)人員必須以消費者為導(dǎo)向，讓他能夠自由編程電源。討論到這些要求時，數(shù)字接口通常比模擬控制更受歡迎，尤其是當(dāng)監(jiān)控功能也集成在電源單元的時候。哪個電流該在何時流動？是否可行還是負載有所異常？在電源安裝適當(dāng)?shù)闹悄芎?a href="/tags/數(shù)據(jù)總線" target="_blank">數(shù)據(jù)總線可以非常簡單且可靠地監(jiān)控連接到電源單元的所有負載。許多現(xiàn)代電源內(nèi)置的PMBus（電源管理總線）已可以勝任這些任務(wù)。

電源管理總線 (PMBus®) 是數(shù)字能源管理協(xié)議的開源標(biāo)準(zhǔn)：簡單、穩(wěn)健且可擴展。約有 40 個 PMBus 成員公司采用、推廣和持續(xù)改善該標(biāo)準(zhǔn)。

PMBus 屬性

PMBus可以設(shè)置一個或多個電源的操作參數(shù)。例如，不需要某個電源時可以完全關(guān)閉該電源單元，或者彈性地調(diào)整輸出電壓和電流?？删幊痰娘L(fēng)扇電源連接器讓普通風(fēng)扇變得智能：風(fēng)扇活動和速度會根據(jù)輸出功率要求自動調(diào)整，同時減少噪音并延長風(fēng)扇的使用壽命。所有功能都可以通過標(biāo)準(zhǔn) PMBus 實現(xiàn)，并且還有I2C協(xié)議的額外好處，因此幾乎每個微控制器都可以與之連接。

監(jiān)控功能跟 PM 控制的命令集同等重要。PMBus 提供實時狀態(tài)數(shù)據(jù)，例如輸入電流和輸出電流、電壓和功率、關(guān)鍵器件溫度和詳細的故障診斷。根據(jù)這些信息，甚至可以在過載或過熱即將發(fā)生之前事先預(yù)測。如果冷卻不足而導(dǎo)致內(nèi)部溫度升高，電源不會單純達到溫度極限然后關(guān)閉，而是會在達到閾值之前發(fā)出警告。

PMBus除了簡單的監(jiān)測和控制，還可以直接連接到電源的微控制器來控制數(shù)字反饋回路。因此不僅是設(shè)置和監(jiān)控操作參數(shù)，也能夠修改瞬態(tài)響應(yīng)、轉(zhuǎn)換率和補償矩陣。這讓電源運作與應(yīng)用的實際負載行為一致，達到「即時的」動態(tài)調(diào)整。簡言之，標(biāo)準(zhǔn)電源在添加PMBus接口之后會成為一個定制的電源。

RACM1200-V系列電源

圖1：RACM1200-V 系列是無風(fēng)扇冷卻且免維護的醫(yī)療和工業(yè)電源

RECOM 的 RACM1200-V就是一個具備上述所有功能的電源。該系列為AC/DC 電源的緊湊性設(shè)立了新標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)了可靠的無風(fēng)扇以支持系統(tǒng)長期運行。基板冷卻的設(shè)計有助于熱量傳導(dǎo)，實現(xiàn)高達 1,000W 的持續(xù)輸出功率，而短期輸出功率可達 1,200W。如果將可選風(fēng)扇連接到風(fēng)扇輸出，該電源即可提供 1,200W 的連續(xù)輸出。多種輸出電壓、恒定電壓/功率組合，以及打嗝模式的設(shè)置使該產(chǎn)品的應(yīng)用范圍極廣，尤其是在支持應(yīng)用的本質(zhì)安全方面。各種模擬控制和監(jiān)控功能可經(jīng)由連接器操作，另外兩個輔助輸出是：一個 5V 至 12V 可編程的系統(tǒng)風(fēng)扇輸出，以及一個為輔助功能供電永遠在線的 5V/1A 隔離備用輸出。根據(jù)不同項目的需求，RACM1200-V 系列可以通過智能、控制和故障限制功能來制定故障安全設(shè)置。標(biāo)準(zhǔn)版本使用兩條信號線和 LED 指示燈來顯示內(nèi)部狀態(tài)：

圖 2：摘自 RACM-1200V 規(guī)格書

除了模擬狀態(tài)和控制引腳之外，PMBus版本的 RACM1200-V/PMB 提供一個數(shù)字接口讓客戶可以直接調(diào)整電源設(shè)置。RECOM 也提供命令行界面工具為電源編程。該器件還可以根據(jù)客戶要求使用指定的固件設(shè)置預(yù)先編程。

兩種版本的峰值效率均高達 95%，待機模式符合生態(tài)設(shè)計的要求。RACM1200 系列獲得醫(yī)療（2MOPP、BF）、工業(yè)和 ITE 標(biāo)準(zhǔn)的全球安全認(rèn)證，以及符合電磁兼容測試的Class A 抗擾度和 Class B輻射要求。所有這些特性使該產(chǎn)品成為業(yè)內(nèi)最容易集成的模塊化電源之一。