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作者：Sureena Gupta，全球模擬市場(chǎng)營(yíng)銷部Sami Sirhan，模擬系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)部 前言 最近很多采用 FPGA 或 ASIC 的終端設(shè)備應(yīng)用增加了對(duì)遙測(cè)技術(shù)的需求。對(duì)這一需求增長(zhǎng)最高的主要市場(chǎng)領(lǐng)域是計(jì)算、通信、國(guó)防、航空電子以及工業(yè)市場(chǎng)。本文不僅將介紹何為遙測(cè)技術(shù)，而且還將討論幾種實(shí)施方案。 首先，什么是遙測(cè)技術(shù)？在本文中，遙測(cè)技術(shù)是指通過(guò) PMBus、I2C 或 SPI 等數(shù)字接口進(jìn)行的數(shù)據(jù)測(cè)量、控制與自動(dòng)發(fā)送。電源中為什么需要遙測(cè)技術(shù)？許多終端應(yīng)用都需要監(jiān)控、甚至動(dòng)態(tài)控制電壓、電流、溫度、功率以及幾項(xiàng)其它器件參數(shù)。例如，在具有多相位電源的 FPGA 應(yīng)用中，遙測(cè)技術(shù)可用來(lái)增加或除去一個(gè)相位，以便調(diào)節(jié)相關(guān)解決方案實(shí)現(xiàn)最佳性能。其它典型應(yīng)用包括服務(wù)器、基站、路由器、國(guó)防應(yīng)用以及測(cè)量測(cè)試設(shè)備。 遙測(cè)技術(shù)怎么才能用于您的應(yīng)用呢？有幾種方法可將遙測(cè)技術(shù)整合在系統(tǒng)中，其可為設(shè)計(jì)人員提供幾個(gè)最大限度提高控制性、靈活性以及簡(jiǎn)潔性的選項(xiàng)。數(shù)字電源控制器可提供的優(yōu)勢(shì)包括提供具有微控制器 (MCU) 的集成型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器以及一個(gè)廣泛的寄存器集，其可用來(lái)采集和處理負(fù)責(zé)控制相關(guān)解決方案的傳感數(shù)據(jù)，從而可實(shí)現(xiàn)最高水平的控制。如果需要便捷控制基本特性，則集成 PMBus（或 I2C、SPI 等）的控制器就是您應(yīng)用的良好選擇。數(shù)字接口電源控制器的替代方案可能是能夠與分立模擬控制器及轉(zhuǎn)換器結(jié)合使用的數(shù)字定序器或系統(tǒng)健康監(jiān)控器。 選項(xiàng) 1：最高水平的控制 數(shù)字電源控制器 采用內(nèi)建高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 的數(shù)字電源解決方案可幫助測(cè)量輸入輸出電壓電流，采集遙測(cè)數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)不僅可用于設(shè)置故障保護(hù)條件，而且還可記錄在非易失性存儲(chǔ)器中，有助于掌握故障原因�？烧显跀�(shù)字電源解決方案中的其它特性包括電壓跟蹤、裕度調(diào)節(jié)、排序、軟啟動(dòng)定時(shí)、電流平衡以及加相／減相等。一般情況下，數(shù)字電源解決方案都配備有圖形用戶界面(GUI)，更便于最終用戶配置和跟蹤實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)測(cè)量。圖1是一個(gè)數(shù)字電源解決方案實(shí)例。 
數(shù)字電源解決方案可針對(duì)可擴(kuò)展性、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控以及某故障條件結(jié)果設(shè)置提供極高控制性和靈活性。但是，這種解決方案存在一定的復(fù)雜性，而且成本較高。雖然其對(duì)于某些應(yīng)用而言是理想的解決方案，但是對(duì)其它應(yīng)用而言就有點(diǎn)過(guò)了。 選項(xiàng) 2：簡(jiǎn)潔性集成遙測(cè)技術(shù)的 PMBus 轉(zhuǎn)換器 如果目的是實(shí)現(xiàn)比數(shù)字電源控制器更簡(jiǎn)單的解決方案，則集成數(shù)字接口的模擬電源 IC 就是另外一種選項(xiàng)。雖然該選項(xiàng)可提供重要的遙測(cè)參數(shù)與控制，但缺乏數(shù)字電源控制器所能提供的各種控制功能。以下是這類解決方案通常用于儲(chǔ)存測(cè)量與系統(tǒng)控制數(shù)據(jù)的幾種 PMBus 寄存器： · 輸出電壓裕度與調(diào)節(jié) · 軟啟動(dòng)時(shí)間 · VDD 欠壓鎖定 (UVLO) 電平..過(guò)流保護(hù)／流限設(shè)置 · 開(kāi)關(guān)頻率 這種解決方案與純數(shù)字電源解決方案相比，成本更低、更簡(jiǎn)潔。然而不足之處是該解決方案不太靈活，因?yàn)榧拇嫫骷邢蕖?br /> 選項(xiàng) 3：靈活性外部數(shù)字系統(tǒng)健康監(jiān)控器 + 電流傳感器 + 溫度傳感器 在系統(tǒng)中增加遙測(cè)功能的另一種選項(xiàng)是添加數(shù)字系統(tǒng)健康監(jiān)控器、高精度電流傳感器以及溫度傳感器等外部 IC。這種選項(xiàng)可為使用業(yè)界任何電源管理 IC（帶不帶數(shù)字接口都行）提供高度的靈活性。此外，它還能夠與這些外部 IC 配對(duì)，提供遙測(cè)功能。 數(shù)字系統(tǒng)健康監(jiān)控器是提供電軌排序、裕度調(diào)節(jié)、UVLO、過(guò)壓保護(hù) (OVP) 及數(shù)字通信接口的 IC。它可采集和記錄用于實(shí)現(xiàn)故障條件控制及其它系統(tǒng)控制的數(shù)據(jù)。如果還需要監(jiān)控電流與溫度，系統(tǒng)健康控制器還能夠與電流傳感放大器及溫度傳感器聯(lián)合使用，如圖 2 所示。
要準(zhǔn)確感測(cè)電流，電流首先必須通過(guò)在電流路徑中安放小額度低容差傳感電阻器轉(zhuǎn)換成電壓。整個(gè)電阻器中的電壓隨后可通過(guò) INA96 等電流分流監(jiān)控器 IC 放大。這種 IC 可提供帶來(lái)輸出電壓所必須的增益，該輸出電壓可發(fā)送至數(shù)字健康監(jiān)控器的 ADC 輸入端，然后再發(fā)送至相關(guān) FPGA。 有些應(yīng)用需要這種測(cè)量高精度，因此需要成本更高的外部高分辨率ADC。為了節(jié)省獨(dú)立ADC的成本，電源監(jiān)控IC（INA226）提供了集成型高精度ADC，其可監(jiān)控電壓與電流，計(jì)算功率并提供I2C遙測(cè)功能（圖3）。
溫度監(jiān)控是另一種與電流監(jiān)控類似的常見(jiàn)遙測(cè)應(yīng)用。數(shù)字定序器等一些IC在裸片上配合內(nèi)部溫度傳感器，以提供溫度監(jiān)控功能。但是，這會(huì)把溫度讀取限制在系統(tǒng)中的一個(gè)位置（裸片）上。要監(jiān)控系統(tǒng)中幾個(gè)點(diǎn)上的溫度，比如每個(gè)電源的位置，則可采用遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控IC把溫度轉(zhuǎn)換成電壓，并提供遙測(cè)接口。 結(jié)論 有很多方法可通過(guò)遙測(cè)技術(shù)測(cè)量和控制系統(tǒng)。本文先介紹三種在系統(tǒng)中集成遙測(cè)技術(shù)的選項(xiàng)。數(shù)字電源可提供最高水平的控制，而配備數(shù)字接口的模擬電源解決方案則可帶來(lái)高度的簡(jiǎn)潔性。外部系統(tǒng)監(jiān)控器可在為解決方案選擇理想部件方面提供最高靈活性。 |
