Other Parts Discussed in Post: TPS546D24A, TPS546D24, TPS543B20, TPS53688

作者：Wenhao Wu

PMBus^TM是很多大電流電源管理芯片會用到的通用電源管理接口，其借用了SMBus^TM的時序和命令格式，進行了電源常用命令的標準化。其中輸出電壓讀取READ_VOUT(8Bh) 和輸出電流讀取READ_IOUT(8Ch) 是最常用的兩個命令，但是命令返回值都是二進制，且并沒有注明單位，從而給命令返回值的翻譯帶來了難度。另外，很多電源工程師不熟悉數字邏輯，不了解PMBus的命令格式，這進一步加大了使用帶PMBus設備的困難。本文借助業界比較成功的40A可并聯，帶PMBus的DCDC轉換器TPS546D24A，闡述輸出電壓讀取READ_VOUT和輸出電流讀取READ_IOUT從返回值到十進制快速翻譯方法。

輸出電壓READ_VOUT

TPS546D24A的輸出電壓是通過READ_VOUT寄存器中的值轉化得來。其格式為ULINEAR16。要將寄存器中的值轉化為十進制，可以分三步走。

1. 讀取VOUT_MODE的值，VOUT_MODE在PMBUS的定義中，是一個1字節的寄存器，地址為20h，用于定義和輸出電壓有關的寄存器值的格式和步進值。

Bit[7]定義數據是相對值還是絕對值（影響過壓和欠壓保護相關值的定義），Bit[6:5]定義數據格式，TPS546D24只支持Linear格式，Bit[4:0]定義步進值指數N。步進值計算方法如下，注意Bit[4:0]為補碼形式，轉化為十進制時需要先轉化為原碼。

例子：VOUT_MODE=0x97。二進制為：1 00 10111，數據格式為相對值，Linear格式，步進值指數補碼為10111，首位為1，該值為負數，負數的原碼是補碼取反再+1，為01001，十進制為-9，則步進值為2^-9，為0.001953125V，1.953mV。

2. 讀取READ_VOUT的值，READ_VOUT是一個2字節的寄存器，地址為8Bh，格式為Linear16，僅用于輸出電壓。

從前一步獲得步進值之后，從READ_VOUT寄存器中轉化得到十進制值，輸出電壓的計算方法為：

例子：READ_VOUT=0x01FD。二進制為：0000 0001 1111 1101，轉化為十進制為509，則輸出電壓為509*1.953mV=994mV。

3. 看ADC所處的位置，如下圖，內部ADC取值是從內部R1,R2分壓電路中取電壓采樣，而輸出電壓由VOSNS和GOSNS/SLAVE兩個引腳進行采樣。

TPS546D24內部會將ADC的值進行處理，自動乘以(R1+R2)/R2進行換算。人工不需要任何處理。READ_VOUT的結果就是實際的輸出電壓。

另一種特殊的情況是，如果VOSNS和GOSNS/SLAVE引腳是處于外部的一個分壓網絡中，則READ_VOUT的值不能反應真實的輸出電壓值，需要人工換算，如TPS543B20這種輸出電壓采樣結構。這種情況下真實的輸出電壓為：

其中R1和R2分別是下分壓和上分壓電阻，VOUT輸出電壓計算值，READ_VOUT測量的是經過分壓之后R1兩端的電壓。

輸出電流

TPS546D24的輸出電流是通過READ_IOUT寄存器中的值轉化而來。其格式為SLINEAR11，要將寄存器中的值轉化為十進制，需要分兩步走。

1. 讀取CAPABILITY的值，在PMBUS的定義中，是一個1字節的寄存器，地址為19h，用于定義該設備具有的PMBUS功能。影響READ_IOUT取值的，是Bit[3]，TPS546D24A僅支持LINEAR格式。

2. 讀取READ_IOUT的值，READ_IOUT是一個2字節的寄存器，地址為8Ch。Bit[15:11]是指數N，Bit[10:0]為尾數A，均為補碼表示（Two’s complement翻譯為補碼）。由于輸出電流有可能為負值，A有可能為負數。

計算方法為：

例子1：READ_IOUT=0xD3F1。二進制為：11010 01111110001，則N為-6，A為1009，則輸出電流為：1009*2^(-6)，為15.766A。

例子2：READ_IOUT=0xD7F1。二進制為：11010 11111110001，則N為-6，A為-15，則輸出電流為-0.234A。

3. 當輸出電流讀取不準時，可以補償，需要通過IOUT_CAL_GAIN和IOUT_CAL_OFFSET進行補償。可單獨處理一相，也可全部一起處理，處理方法和TPS53688類似。可以參考多相控制器補償方式。

參考文獻

[1] TPS546D24A Datasheet, ZHCSMI5A, Texas Instruments.