如何加强 PMBus 输出电流测量精度

企业服务器和交换机、存储连接网络和基站越来越多地使用带有 PMBus 的电源来轻松配置、控制和监控关键电压轨，例如大电流 ASIC、DSP、FPGA 和 DDR 内存内核，而无需软件编程。

监控输出电压、电流和温度对于大功率数据中心的电路板表征和实时远程监控非常有用。TI 的 20A TPS544B20和 30A TPS544C20等 DC/DC 转换器提供了这种能力。

PS544B20和TPS544C20设备是PMBus兼容的非隔离DC-DC集成FET转换器，能够进行高频操作，并从5 mm x 7 mm封装提供20-A或30-A电流输出，以最小PCB面积实现高功率密度和快速瞬态性能。PMBus接口提供转换器配置以及关键参数监控，包括输出电压、电流和可选外部温度。集成NexFET功率级和优化驱动器提供的高频、低损耗开关，允许非常高密度的功率解决方案和减小的电感和滤波电容尺寸。根据系统要求，可以将对故障条件的响应设置为重新启动或关闭。

特性

■启用PMBus的转换器：20A，30A

■4.5V至18V输入，0.6V至5.5V输出

■5mmx 7mm薄型四方扁平无引线(LQFN)封装，焊球间距为0.5mm

■单个散热焊盘

■集成4.5mΩ和2.0mΩ堆叠NexFET™功率级

■600mV，0.5%基准

■无损耗、低侧金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)电流感测

应用范围

■测试和测量仪器

■以太网交换机、光交换机、路由器、基站

■服务器

■企业级存储固态硬盘(SSD)

■高密度电源解决方案

这些器件能够使用内部 MOSFET 传感器检测平均输出电流。 与电感 DCR 电流检测相比，该传感器通过主功率 MOSFET 承载按比例缩小的电流，以实现电流监控和更好的过流阈值精度。此外，温度变化和对电感器功率损耗的依赖性极小，从而使最终用户能够选择较低的 DCR电感器进一步提高效率，同时降低成本和尺寸。

在电路板上组装电源时，可能会出现与布局相关的系统误差，从而导致输出电流检测和测量精度出现额外变化。幸运的是，TPS544B20和TPS544C20包含一个 PMBus 命令“IOUT_CAL_OFFSET” ，可用于提高装配后的电流感应和测量精度。

电流检测误差有两个分量：增益和偏移。增益是一个乘法因子(即 IOUTx0.98 = 增益低 2%)。偏移量是一个附加因子(即READ_IOUT=IOUT+1A)。 顾名思义，IOUT_CAL_OFFSET 调整偏移量。实际上，该器件同时具有增益和偏移误差。使用 IOUT_CAL_OFFSET 命令允许最终用户将输出电流读数“居中”在某个点，从而减轻增益误差的累积影响。校准的最佳位置是设计工作范围的中心。IOUT_CAL_OFFSET 命令用于补偿 READ_IOUT 中的偏移误差

结果以及 IOUT_OC_FAULT_LIMIT 和 IOUT_OC_WARN_LIMIT 阈值。默认设置为 0A(安培)。该指令的分辨率为 62.5mA(毫安)，范围为 +3937.5mA 至 -4000mA。可以使用STORE_USER_ALL 命令将该寄存器的内容存储到TPS544B20 或TPS544C20非易失性存储器。

要使用 IOUT_CAL_OFFSET 命令“校准”ICT 中的电流测量，请强制将已知负载电流施加到TPS544B20 或TPS544C20的输出，并使用 IOUT_CAL_OFFSET 调整 READ_IOUT，直到它与已知负载值匹配。例如，最终用户可能会通过电阻器或直流负载强制施加 20A 负载电流，通过 Fusion Digital Power GUI 读取 READ_OUT 并获得 22A。然后他们可以应用 IOUT_CAL_OFFSET = -2A 将 READ_IOUT 设置为 20A 的实际 Iout。

使用此 PMBus 命令，用户可以通过TPS544B20 或TPS544C20 PMBus 接口提高输出电流测量精度，从而消除任何装配后错误。