在启动和停机之间，数字电源器件起什么作用呢？两种核心功能是监控和遥测。监控是一种快速动作安全功能，其可防止器件和/或负载受损。遥测是一种持续的质量管理功能。《Bodo's Power Systems》杂志近期的一则广告，罗列了上述两种功能对于数字电源有以下好处：

● 优化

● 预见性维护

● 故障检测

在这我们来看看一种典型的POL内部架构，并研究其对电源系统设计的影响。

POL内部架构

图1示出了具有3个主要功能块的简化POL。

● 监控器

● 监视器

● 数字处理单元

数字处理单元是“大脑”（未示出的是内核电源转换）。数字处理单元负责处理PMBus和CONTROL输入，并把POWER_GOOD和FAULT/置为有效。

大多数器件都具有多个这样的POL，不过为简单起见，我们可以插入输入和输出。

图1：POL结构

监控电路是一个快速动作的单通道比较器或窗口比较器。一般地，输出会绕过数字处理单元中的状态机，并能直接阻止电源转换并把FAULT/置为有效。数字处理单元之后被更新，这样PMBus主机便能查询器件的故障寄存器。

监控器的用途是保护负载和器件，因此它会通过适当牺牲准确度来换取速度的提升。HI/LO数值通常存储于非易失性只读存储器(NVROM)之中，或者由PMBus通过诸如VOUT_UV_FAULT_LIMIT等命令来编程。另外，故障行为特性也被存储在NVROM中，并且包括像“重试”、“重试之间的延迟”等。

监视

监视是一种通过ADC实现的高准确度测量。数字处理单元通常作为一个状态机或软件环路(其负责轮询ADC输出数据并使之可为PMBus所用)来实现。此外，监视数据也可在一个非常准确的数字处理单元伺服环路中使用，以改善输出准确度。

故障

故障会因监控器或监视器而起。对于监控器，DAC给比较器提供一个基准，而输出则直接馈电至FAULT/引脚。而对于监视器，数字处理单元采用一个数字比较器或者至数字处理单元FAULT/引脚的软件条件指令。

权衡折衷

POL设计师所做的折衷相当直观明了。安全性规定了哪些输入和输出具有监控器。监视方面的权衡则涉及准确度(因为ADC占用电路板面积资源且消耗功率)、以及通道的数目和多路复用器等。

作为系统设计师，他必须考虑其系统使用数据的目的、以及它必须具有多高的准确度。例如，典型用途如下：

● 系统开发与运行状况检验和调试

● 效率监视

● 能耗监测

● 故障预测

● 优化(局部和全局)

● 准确度提升(伺服)

回顾

大多数数字电源器件都具有监控器和监视器。我已经将监控器作为一种快速动作安全器件，以及把监视器作为一种用于遥测的采样器件进行了特性分析。这虽然是一种适合分类的简便方法，但对于术语的使用应谨慎从事，特别是关于监控器和故障。有的时候，“监控器”这个词语被用于一种采用来自监视器之数据的故障发生方法，因此其延迟通常大于比较器。

这并没有什么毛病。如果某个器件已经需要一个监视器，而且倘若故障不必以超快的速度出现，那么为什么要为并不需要的比较器或逻辑器件“埋单”呢？只需阅读产品手册并仔细查看其方框图，就能对器件的工作原理和特性有所了解。芯片设计师对于权衡取舍相当在行，但所做的折衷是否适合您的应用只有您才能确认。不过一般来说，您将会发现：如果它是一项安全性问题，将需要采用比较器；而如果是准确度问题，则将采用高准确度ADC。

虽然使用监控器的重要性相当明显，但监视器有时却并未受到重视，直到您想要用它们的时候才会恍然大悟。容易出现的情况是：专注于确定电源轨的高低、研究瞬态响应和所有其他的模拟工作特性，却并未考虑系统级的因素。但是，当您拥有了PMBus及其所有的控制器、用于存储设定值的NVMRAM、以及用于配置的软件工具时，应考虑能够利用实时数据做些什么。只需多付出一点点精力，您或许就会发现一项竞争优势。而且，您也无须预先实现所有的固件。关于固件的好事是：无需变更硬件即可实现其升级。

如果您能够预知故障或优化效率，则常常可以收回固件方面的投资(回收资金可达开发成本的100倍)。而所需要的仅仅是：在设计中添加或采用一个现有的FPGA或微控制器，掌握应用领域的一些相关知识，还有一点点想象力。

在今后的文章中，我将更加详细地阐述PMBus集成的问题。到目前为止，您很可能觉得那将需要进行大量的工作。不过，根本没有那么困难。