TPS546D24A PMBUSTM输出电压和输出电流

pmbustm是很多大电流电源管理芯片会用到的通用电源管理接口,其借用了smbustm的时序和命令格式,进行了电源常用命令的标准化。其中输出电压读取read_vout(8bh) 和输出电流读取read_iout(8ch) 是最常用的两个命令,但是命令返回值都是二进制,且并没有注明单位,从而给命令返回值的翻译带来了难度。另外,很多电源工程师不熟悉数字逻辑,不了解pmbus的命令格式,这进一步加大了使用带pmbus设备的困难。本文借助业界比较成功的40a可并联,带pmbus的dcdc转换器tps546d24a,阐述输出电压读取read_vout和输出电流读取read_iout从返回值到十进制快速翻译方法。
输出电压read_vout
tps546d24a的输出电压是通过read_vout寄存器中的值转化得来。其格式为ulinear16。要将寄存器中的值转化为十进制,可以分三步走。
1. 读取vout_mode的值,vout_mode在pmbus的定义中,是一个1字节的寄存器,地址为20h,用于定义和输出电压有关的寄存器值的格式和步进值。
bit[7]定义数据是相对值还是绝对值(影响过压和欠压保护相关值的定义),bit[6:5]定义数据格式,tps546d24只支持linear格式,bit[4:0]定义步进值指数n。步进值计算方法如下,注意bit[4:0]为补码形式,转化为十进制时需要先转化为原码。
例子:vout_mode=0x97。二进制为:1 00 10111,数据格式为相对值,linear格式,步进值指数补码为10111,首位为1,该值为负数,负数的原码是补码取反再+1,为01001,十进制为-9,则步进值为2-9,为0.001953125v,1.953mv。
2. 读取read_vout的值,read_vout是一个2字节的寄存器,地址为8bh,格式为linear16,仅用于输出电压。
从前一步获得步进值之后,从read_vout寄存器中转化得到十进制值,输出电压的计算方法为:
例子:read_vout=0x01fd。二进制为:0000 0001 1111 1101,转化为十进制为509,则输出电压为509*1.953mv=994mv。
3. 看adc所处的位置,如下图,内部adc取值是从内部r1,r2分压电路中取电压采样,而输出电压由vosns和gosns/slave两个引脚进行采样。
tps546d24内部会将adc的值进行处理,自动乘以(r1+r2)/r2进行换算。人工不需要任何处理。read_vout的结果就是实际的输出电压。
另一种特殊的情况是,如果vosns和gosns/slave引脚是处于外部的一个分压网络中,则read_vout的值不能反应真实的输出电压值,需要人工换算,如tps543b20这种输出电压采样结构。这种情况下真实的输出电压为:
其中r1和r2分别是下分压和上分压电阻,vout输出电压计算值,read_vout测量的是经过分压之后r1两端的电压。
输出电流
tps546d24的输出电流是通过read_iout寄存器中的值转化而来。其格式为slinear11,要将寄存器中的值转化为十进制,需要分两步走。
1. 读取capability的值,在pmbus的定义中,是一个1字节的寄存器,地址为19h,用于定义该设备具有的pmbus功能。影响read_iout取值的,是bit[3],tps546d24a仅支持linear格式。
2. 读取read_iout的值,read_iout是一个2字节的寄存器,地址为8ch。bit[15:11]是指数n,bit[10:0]为尾数a,均为补码表示(two’s complement翻译为补码)。由于输出电流有可能为负值,a有可能为负数。
计算方法为:
例子1:read_iout=0xd3f1。二进制为:11010 01111110001,则n为-6,a为1009,则输出电流为:1009*2^(-6),为15.766a。
例子2:read_iout=0xd7f1。二进制为:11010 11111110001,则n为-6,a为-15,则输出电流为-0.234a。
3. 当输出电流读取不准时,可以补偿,需要通过iout_cal_gain和iout_cal_offset进行补偿。可单独处理一相,也可全部一起处理,处理方法和tps53688类似。可以参考多相控制器补偿方式。


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