TPS546D24A PMBUSTM输出电压和输出电流解析

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

作者：Wenhao Wu

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。

审核编辑：金巧