Digitale Stromversorgungen und der PMBus

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PMBus steuert und überwacht Stromversorgungen

Basierend auf dem I²C-Schnittstellenprotokoll ist der PMBus ein Protokoll zur Steuerung und Überwachung von Stromversorgungen. Bild 1 zeigt den typischen Aufbau eines PMBus-Systems. Zur PMBus-Schnittstelle gehören die Daten- und Taktleitungen sowie die SMBALERT Verbindung. Die CONTROL Leitungen erlauben zusätzliche Funktionen wie Ein-/ Ausschalten der am Bus hängenden Schaltwandler. Jeder Wandler bekommt eine physikalische Adresse, die über Hardware fest eingestellt wird.

Bildergalerie

Bild 1:Typischer Aufbau einer PMBus-basierten Stromversorgung.(Bild: Texas Instruments)

Bild 2: Oszillogramm mit der Einschaltreihenfolge Core-Spannung vor IO-Spannung.(Bild: Texas Instruments)

Bild 3: Oszillogramm mit der Einschaltreihenfolge Core-Spannung nach IO-Spannung.(Bild: Texas Instruments)

Bild 4: Softstart in ca. 2 ms.(Bild: Texas Instruments)

Bildergalerie mit 6 Bildern

Mit dem Kommando „WRITE_PROTECT“ kann der Wandler durch ein versehentliches Schreiben nicht überschrieben werden. Manche Hersteller haben einen optionalen WriteProtect-Pin als zusätzliche Sicherung. Alle Wandler müssen in der Lage sein, ohne Kommunikation mit der Host-MCU zu starten. Nicht alle Wandler unterstützen auch alle PMBus-Kommandos. Hier kommt man um den Blick ins jeweilige Datenblatt des Herstellers nicht herum.

Via PMBus lässt sich das Verhalten schnell ändern

Für die in den Bilder 2 bis 5 gezeigten Oszillogramme wurden zwei 12-A-Regler des Typs TPS53915 an einen Rechner angeschlossen und über die grafische Benutzeroberfläche „Fusion Digital Power Designer“ konfiguriert. So zeigen die Bilder 2 und 3 einen Wechsel der Einschaltreihenfolge von Core- und IO-Versorgung, z.B. bei einem Mikrocontroller. Dies ist bei der Entwicklung von Schaltungen mit ersten, Prototypen-Mustern sehr hilfreich, da die Reihenfolge einfach per Software geändert werden kann. Des Weiteren kann die Steilheit der Anstiegsflanken eingestellt werden wie in Bild 4 und 5 zu sehen ist.

Ein wichtiges Merkmal ist auch das Setzen der Pegel für Warnungen und Alarme. So können Eingangs- und Ausgangs-Spannungen und -Ströme in vorbestimmten Bereichen überwacht werden. Auch die Schaltfrequenz lässt sich einstellen.

In Bild 6 wird das Verhalten der Ausgangsspannung im Falle eines Kurzschlusses (siehe Einbruch der Eingangsspannung) gezeigt. Hier kann gewählt werden, ob die Spannung nach der Überlast ausgeschaltet bleibt oder automatisch wieder hochfährt (Hiccup Mode).

Digitale PMBus-Schnittstelle erspart zusätzliche Hardware

Alle hier beschriebenen Möglichkeiten sind ohne die digitale PMBus-Schnittstelle nur über zusätzliche Hardware, zum Teil aber auch überhaupt nicht realisierbar. Die Nutzung der PMBus-ICs ist kostenfrei, d.h. es fallen keine Lizenzgebühren für die Kunden an. Die Spezifikation sowie weitere nützliche Informationen können kostenlos über die PMBus-Webseite bezogen werden.

(Quelle: „Introduction to the PMBus”, http://www.pmbus.org)

* Hans-Günter Kremser ist Principal Field Application Engineer für analoge Produkte bei Texas Instruments in Freising bei München.

Artikelfiles und Artikellinks

Link: Beitrag im Original lesen: ELEKTRONIKPRAXIS Ausg. 18/2015 kostenlose ePaper-Version

Link: Heftausgabe als pdf

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Stand: 08.12.2025

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