基于PMBus和VID技术的电源电路设计

电压的精度对电阻精度的影响。这些基本原理在基于PMBus总线的电源芯片上得到实现，且利用基于PMBus总线的电源芯片来实现电压识别技术将会非常简单和灵活。
以德州仪器的电源控制芯片UCD9222为例，其支持4 bic，6 bit和8 bit3种工作模式的电压识别技术。在4 bit模式下，4个VID反馈信号提供4 bit位宽的VID数据；在6 bit模式下，前3位bit在VID3的上升沿时采样获得，后3位bit在VID3的下降沿获得，以此组成6 bit位宽的VID数据；在8 bit模式时，电源芯片通过自带的IIC总线得到VID数据。在获得VID数据后，电源芯片根据VID数据计算所需产生的电压。计算公式如下式所示，其中Vref_cmd代表所需要产生的电压，VID_CODE为VID数据，VID_Vout_High，VID_Vout_Low分别代表电压输出范围的上限和下限，VID_Format为电压识别技术的工作模式。


2 基于PMBus和VID技术的电源电路设计
文中以德州仪器电源控制芯片UCD9222和电源驱动芯片UCD7242为例，设计一具有两路电压输出的电源电路。为了显示PMBus电源管理系统的电压实时调节功能，其中一路电压输出根据得到的VID反馈信号，实时调整输出电压的大小。
UCD9222芯片是一款基于PMBus总线的电源控制器，可以控制两路独立的电源输出，而UCD7424芯片的主要作用是电源驱动，可以产生两路独立的电源。UCD7242接收UCD9222的脉冲宽度调制波作为输入，当脉冲宽度调制波为高电平时，UCD7424中的高位MOSFET开关闭合，输出端电压开始充电；当脉冲宽度调制波为低电平时，高位MOSFET开关断开，输出端电压放电。通过控制MOSFET开关的打开和闭合的时间来控制输出电压的大小，这也就是开关电源的基本原理。图5表示了系统实现的基本结构。

其中UCD9222产生脉冲宽度调制波，UCD7424根据接收到的脉冲宽度调制波产生被供电芯片所需的输出电压。输出电压作为被供电芯片的电源，同时通过反馈信号返回UCD9222，同UCD9222X芯片内部参考信号进行比较，方便电源控制芯片对输出电压的偏移做出及时的反应。为了防止电压反馈超过参考电压的最大值，在模拟前端输入端添加分压网络。
UCD9222支持VID接口，被供电芯片的VID接口可以通过4路VID信号反馈到UCD9222，从而进行电压实时调整。

这一基于PMBus总线设计的电源电路配置灵活，可以通过图形化的配置界面将芯片的上电顺序和上电电压写入电压芯片的内部存储中，图6(左)所示为本电源电路的上电顺序和上电电压的图形化配置图，其中通道2的电压输出相对通道1的电压输出延迟5 ms，通道1和通道2的电压分别设定为0．9 V和1．0 V。图6(右)展示了本电源电路的实测上电顺序和电压，测试图形和控制芯片配置值基本一致。

3 结束语
高质量的系统电压是优秀的嵌入式系统的必备因素，PMBus总线技术为各种数字控制电源提供了一个通信标准，推动了数字电源管理系统的发展。文中详细阐述了基于PMBus总线电源芯片的内部结构，重点分析了模拟前端，补偿滤波器，脉冲宽度调制波产生器这3个部分在电源中的作用。最后，设计了支持多种模式的电压识别技术(VID)的电源电路，该电源电路为高速嵌入式系统的电源提供了一个具有低功耗特性的解决方案。