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作者：Sureena Gupta，全球模擬市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)部Sami Sirhan，模擬系統工程設計部 前言 最近很多采用 FPGA 或 ASIC 的終端設備應用增加了對遙測技術(shù)的需求。對這一需求增長(cháng)最高的主要市場(chǎng)領(lǐng)域是計算、通信、國防、航空電子以及工業(yè)市場(chǎng)。本文不僅將介紹何為遙測技術(shù)，而且還將討論幾種實(shí)施方案。 首先，什么是遙測技術(shù)？在本文中，遙測技術(shù)是指通過(guò) PMBus、I2C 或 SPI 等數字接口進(jìn)行的數據測量、控制與自動(dòng)發(fā)送。電源中為什么需要遙測技術(shù)？許多終端應用都需要監控、甚至動(dòng)態(tài)控制電壓、電流、溫度、功率以及幾項其它器件參數。例如，在具有多相位電源的 FPGA 應用中，遙測技術(shù)可用來(lái)增加或除去一個(gè)相位，以便調節相關(guān)解決方案實(shí)現最佳性能。其它典型應用包括服務(wù)器、基站、路由器、國防應用以及測量測試設備。 遙測技術(shù)怎么才能用于您的應用呢？有幾種方法可將遙測技術(shù)整合在系統中，其可為設計人員提供幾個(gè)最大限度提高控制性、靈活性以及簡(jiǎn)潔性的選項。數字電源控制器可提供的優(yōu)勢包括提供具有微控制器 (MCU) 的集成型數據轉換器以及一個(gè)廣泛的寄存器集，其可用來(lái)采集和處理負責控制相關(guān)解決方案的傳感數據，從而可實(shí)現最高水平的控制。如果需要便捷控制基本特性，則集成 PMBus（或 I2C、SPI 等）的控制器就是您應用的良好選擇。數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換器結合使用的數字定序器或系統健康監控器。 選項 1：最高水平的控制 數字電源控制器 采用內建高精度模數轉換器 (ADC) 的數字電源解決方案可幫助測量輸入輸出電壓電流，采集遙測數據。該數據不僅可用于設置故障保護條件，而且還可記錄在非易失性存儲器中，有助于掌握故障原因�？烧显跀底蛛娫唇鉀Q方案中的其它特性包括電壓跟蹤、裕度調節、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，數字電源解決方案都配備有圖形用戶(hù)界面(GUI)，更便于最終用戶(hù)配置和跟蹤實(shí)時(shí)數據測量。圖1是一個(gè)數字電源解決方案實(shí)例。 
數字電源解決方案可針對可擴展性、數據實(shí)時(shí)監控以及某故障條件結果設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雜性，而且成本較高。雖然其對于某些應用而言是理想的解決方案，但是對其它應用而言就有點(diǎn)過(guò)了。 選項 2：簡(jiǎn)潔性集成遙測技術(shù)的 PMBus 轉換器 如果目的是實(shí)現比數字電源控制器更簡(jiǎn)單的解決方案，則集成數字接口的模擬電源 IC 就是另外一種選項。雖然該選項可提供重要的遙測參數與控制，但缺乏數字電源控制器所能提供的各種控制功能。以下是這類(lèi)解決方案通常用于儲存測量與系統控制數據的幾種 PMBus 寄存器： · 輸出電壓裕度與調節 · 軟啟動(dòng)時(shí)間 · VDD 欠壓鎖定 (UVLO) 電平..過(guò)流保護／流限設置 · 開(kāi)關(guān)頻率 這種解決方案與純數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，因為寄存器集有限。 選項 3：靈活性外部數字系統健康監控器 + 電流傳感器 + 溫度傳感器 在系統中增加遙測功能的另一種選項是添加數字系統健康監控器、高精度電流傳感器以及溫度傳感器等外部 IC。這種選項可為使用業(yè)界任何電源管理 IC（帶不帶數字接口都行）提供高度的靈活性。此外，它還能夠與這些外部 IC 配對，提供遙測功能。 數字系統健康監控器是提供電軌排序、裕度調節、UVLO、過(guò)壓保護 (OVP) 及數字通信接口的 IC。它可采集和記錄用于實(shí)現故障條件控制及其它系統控制的數據。如果還需要監控電流與溫度，系統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。
要準確感測電流，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)送至數字健康監控器的 ADC 輸入端，然后再發(fā)送至相關(guān) FPGA。 有些應用需要這種測量高精度，因此需要成本更高的外部高分辨率ADC。為了節省獨立ADC的成本，電源監控IC（INA226）提供了集成型高精度ADC，其可監控電壓與電流，計算功率并提供I2C遙測功能（圖3）。
溫度監控是另一種與電流監控類(lèi)似的常見(jiàn)遙測應用。數字定序器等一些IC在裸片上配合內部溫度傳感器，以提供溫度監控功能。但是，這會(huì )把溫度讀取限制在系統中的一個(gè)位置（裸片）上。要監控系統中幾個(gè)點(diǎn)上的溫度，比如每個(gè)電源的位置，則可采用遠程溫度監控IC把溫度轉換成電壓，并提供遙測接口。 結論 有很多方法可通過(guò)遙測技術(shù)測量和控制系統。本文先介紹三種在系統中集成遙測技術(shù)的選項。數字電源可提供最高水平的控制，而配備數字接口的模擬電源解決方案則可帶來(lái)高度的簡(jiǎn)潔性。外部系統監控器可在為解決方案選擇理想部件方面提供最高靈活性。 |
