使用TI的设计计算器工具来简化数字热插拔设计

这篇文章我们将研究使用 PI-Commander GUI 作为帮助设计数字热插拔控制器的两种方法。

热插拔控制器位于许多系统的前端，可控制流向负载的电力并防止出现故障。它们在输入端的位置使它们成为监控进入电路板的电压、电流和功率的理想选择。因此，许多热插拔控制器具有集成放大器和模数转换器 (ADC)，并且可以通过 I 2 C/PMBus 将这些测量结果报告给外部微控制器。

开始使用热插拔控制器进行数字电源管理是一个简单的过程。PI-Commander GUI等设计工具可作为经过验证的测试平台来评估或排除系统性能故障，从而显着缩短开发时间。

例如，我们是否尝试读取当前测量值但结果相差甚远？如果我们已经在使用正确的感测电阻器布局技术，那么问题可能出在软件实现上。

PI-Commander GUI提供有关根据 PMBus 协议计算电流测量值时使用的 b、m 和 R 系数的详细信息。只需选择 View > PMBus Coefficient Editor（图 1）。然后输入限流阈值和电流检测电阻值，以查看相应的 b、m 和 R 系数。

图 1：PI-Commander GUI 中的 PMBus 系数编辑器

或者我们的热插拔电路可能意外关闭。如果是这样，请查看 PMBus 注册页面以找出原因。我们可能会注意到故障寄存器（例如 STATUS_WORD）显示 INPUT 故障并且 POWER GOOD 为低电平。如果我们深入研究 STATUS_INPUT 寄存器，我们可以在图 2 中看到 IIN OC FAULT 位已设置，这表明输入过流事件导致热插拔控制器关闭。

图 2：PI-Commander GUI 中 PMBus 寄存器页面中的 STATUS_WORD 和 STATUS_INPUT 寄存器

最后，如果PI-Commander GUI在我们的系统中运行良好，但我们的自定义微控制器/软件实施仍然存在问题，也许我们可以帮助解释原始 I 2 C 通信。PI-Commander GUI具有流量日志（参见图 3），可观察并记录主机（PI-Commander GUI）通过 I 2 C 通信的原始十六进制值和从机（热插拔控制器）接收的值。

图 3：选择 View > Traffic Log 打开流量日志窗口

图 4：在 PMBus 注册页面上选择更新状态或更新遥测时观察并记录流量日志信息

随着热插拔行业的发展以及系统需要更高功率、更小尺寸和更低成本的解决方案，组件选择变得更加关键。涉及多项计算，针对最坏情况的设计可能很快成为一项挑战。我们是否考虑了定时器引脚的最小/最大源电流，或降低了 MOSFET 的安全工作区 (SOA) 曲线随温度变化的速率？我们需要考虑这些类型的问题，否则我们的设计可能会遇到启动问题——甚至是 MOSFET 或集成电路故障。

LM25066 设计计算器等设计工具可以帮助解决这些问题并为我们执行必要的计算，从而节省数小时的时间并避免人为错误的风险。无论我们是在创建新设计还是对现有设计进行故障排除，请考虑使用设计计算器来揭示关注领域。

热插拔设计中可能发生的最危险的故障是输出短路，然后是输入电源的应用。MOSFET 将在其饱和区域（高 V DS电压）开始开启，并且功耗可能非常大。在这种情况下，一些热插拔控制器（例如TPS24770）可能会限制 MOSFET 的功耗，而其他控制器可能不会。

为了检查 MOSFET 是否存在风险，我们需要考虑热插拔控制器可以限制的功率大小和持续时间，并将其与 MOSFET 可以无故障处理的功率大小和持续时间进行比较. 设计计算器工具将通过收集所有必要的输入（例如最大负载电流、环境温度、R DSON、热系数、电流限制/功率限制和 SOA 曲线）来引导我们完成此过程，然后计算设计的余量拥有。如果 MOSFET 存在风险，该工具将以红色突出显示单元格（参见图 1）并说明如何解决问题。

图1 ：在最坏情况下具有较差 MOSFET SOA 裕度的热插拔设计示例（使用 LM25066 设计计算器工具的第 4 步获得）

我们可以通过使用热插拔设计计算器工具来帮助选择组件以及创建、审查或排除热插拔电路设计故障，从而避免许多应用问题。随着热插拔控制器成为数字电源管理的一个组成部分，需要全面的数字设计工具。PI-Commander GUI 提供快速评估和排除数字热插拔电路设计故障所需的功能，从而节省了数字电源设计人员的时间。