电源监控器的作用是操控体系的负载点（POL）以使电源轨满意规范要求。POL可所以模仿也可所以数字的，这取决于输出信号的类型。本文描绘了怎么运用SoC完结电源监控的根本完结办法。为更好地阐明要害完结原理，咱们以选用赛普拉斯片上可编程体系（PSoC）的运用为例。PSoC可与模仿/数字POL协同作业。电源监控器的首要特性包含如下：
1. 启用稳压器/电源
2. 监控电压或电流的电源轨
3. 调理（修整）电源电流
4. 毛病处理与记载
5. 主机通讯
整个体系的方框图包含图1所示的如下功用。
图1.电源监控器体系
让咱们看一下最简略的电源监控结构并在此基础上了解整个体系。在最简略的电源监控结构中，微操控器担任监控Power-Good（PGood）输出并决议应该启用仍是禁用DC-DC转化器。微操控器能够监控多个输出并按次序适当地启用（上电）或禁用（断电）转化器。该功用由PSoC中的电压定序器（VS）组件履行。该组件坐落PSoC Creator IDE内部，可对硬件和固件进行分组以完结特定功用。PSoC组件在本文中被屡次说到，可被视为大芯片中的“虚拟芯片”。
图1给出了仅含电压定序功用的根本电源监控结构，大部分微操控器都供给这层功用。电压定序还包含依据多个先决条件和准确时序来完结电源轨等更多功用。要完结这些更高等级的功用，需求选用额定规划进行时序剖析。为了便于了解，图2中的实例只显示了一条电源轨。需注意的是当时体系中的每个电路板或许需求20多条电源轨。每个SoC芯片可支撑多达32条电源轨，是专用规范产品（ASSP）当时专用电源监控结构的3倍以上。
图2.电源轨的使能与排序大部分规划人员都不期望只是依托简略的、具有硬编码阈值的DC-DC转化器PGood信号。因而一般需求依据不同电源轨的电压和/或电流状况操控DC-DC转化器的使能引脚。这就要求运用ADC和相关逻辑来操控使能引脚。为了完结这一功用，咱们运用电源监控器（PM）组件来监控不同线路的电压和电流，并为每条线路供给状况输出。这些状况线路与操控使能信号的电压定序器相衔接。该规划的方框图如图3所示，其间包含了电源监控器。具有准确ADC并能够运用数字逻辑的SoC能够完结这种功用。ADC可用来捕获电压值，然后依据固件中预先设定的电压电平来生成PGood信号。
既可运用支撑电流丈量的微操控器来完结电流监控，又可选用分流电阻并丈量电阻电压的办法来推导出电流值，然后完结电流监控。关于PSoC器材而言，电流丈量实际上便是丈量分流电阻上的电压，PM电压和电流丈量的准确度为0.26%。因为电压输出现已经过PM测得，因而电流丈量只需增加一个引脚，这些引脚被称为电流丈量引脚。
图3.电源监控与电压定序器
带有ADC和固件的电源监控器可供给很多高档特性，比如记载在产生毛病时EEPROM中的电压和电流值等等。但是完结这些功用会引起CPU时延，需在使命要害型运用中引起注重。为了处理这个问题，能够运用比较器和DAC等硬件模块完结完好的硬件电压毛病检测（VFD）组件。能够选用电压数模转化器（VDAC）来设置硬件中的过压（OV）和欠压（UV）阈值。假设SoC有多个支撑硬件毛病检测的DAC，那么可经过专用硬件完结每个电源轨的设置。在可编程微操控器（如PSoC）中，同一硬件经过装备后也能完结这种功用，办法是经过直接存储器拜访（DMA）组件并用所需的衔接和参数值设置DAC和比较器。
硬件毛病检测器和电源监控器的Pgood信号能够经过整合得到电压定序器的Pgood信号，如图4所示。
图4.增加硬件毛病检测
现在评论的一切模块都可翻开或在违背所需电压或电流时封闭电源线。有些状况下（例如调试或针对新要求进行调整），DC-DC转化器的电压输出需求调整到新的水平。这个功用被称为电源轨的修整或微调（TM）。修整功用首要用于那些出产后需求进行现场调整的体系。产品出产完结后或许需求实时运用该功用。微调功用则用于在开发过程中或出产前对体系自身进行测验。该功用可用来在不同电压极限下对体系功用进行测验、特性描绘或验证。
为完结这些功用，需依据要求将DC-DC转化器的Vadj（电压调整或电压反应）升高或下降。电源监控器担任丈量当时电压值，而修整或微调电路则担任对新的电压值进行调整。PWM-DAC可取得修整电压输出，例如运用低通RC电路（外部）对PWM输出进行滤波。假设咱们想让Vout低于其当时值，能够增加PWM占空比，然后增大Vadj值。这会导致DC-DC转化器依据其Vadj引脚电压状况下降其输出电压Vout。该功用既能够运用DAC来完结（假设有），也能够经过PMW并增加外部RC滤波器的办法来完结，如图5所示。经过PWM-DAC完结该功用所取得的准确度是0.60%。
图5.增加修整和微调可将体系检测到的毛病存储在非易失性存储器中，以便于运用。本例中选用EEPROM存储一切毛病记载，而选用闪存来保存用户设置。
现在评论的一切数据和设置都能经过不同的通讯方式供主机设备所用或进行装备。在电源监控范畴最受欢迎的协议当属电源监控总线（PMBus）协议。PMBus是一种建立在I2C通讯接口上的体系管理通讯协议。PMBus可用于取得有关不同电力线的状况、DC-DC转化器的设置，以及由协议预先设定的很多其它具体指令等的信息。如需运用预界说PMBus协议以外的附加指令，还能够增加额定的自界说指令。PMBus可用于读取悉数状况与组件参数，并重写恣意其它组件参数。这样可便于客户运用任何重编程技术对体系进行实时晋级。在本实例中，PMBus协议构建在现有的I2C模块之上，如图6所示。除了PMBus组件外，完好的电源监控处理方案还可配套供给PMBus主机仿真器GUI，用以支撑体系规划与调试作业。
图6.为电源监控体系增加PMBus通讯
一切模块都以组件方式供给，如图7所示。
图7.一切模块都以组件方式供给
本文介绍了构建电源监控器体系所需的构建块。应依据终究运用的不同，挑选运用一切或许部分模块。您能够运用所选SoC以及本文所说到的模块来构建自己的电源监控器体系。运用根据SoC的体系所能完结的高档功用包含：温度丈量、电扇操控、单粒子翻转（SEU）处理以及引导加载程序等。
参考资料：
● AN76474 – PSoC 3 电源监控器
● 要害使命体系中的毛病安全型电源监控
● CY8CKIT-035 PSoC 电源监控扩展开发套件
关于作者：
Archana Yarlagadda具有田纳西州大学（诺克斯维尔）的电气工程硕士学位，现任赛普拉斯旧金山湾区的现场运用工程师。她对模仿和混合信号规划十分感兴趣，并运用PSoC开发了很多模仿传感器接口。
