1. 遥测简介
遥测是通过数字接口（如 PMBus、I2C 或 SPI）对系统进行数据测量、控制和自动传输的技术。在电源管理中，遥测可以实时监控电压、电流、温度和功率等关键参数，并提供动态控制的能力。遥测在许多使用 FPGA 或 ASIC 的应用中变得越来越重要，特别是在计算、通信、防务、航空电子和工业领域。
2. 遥测的必要性
许多终端设备应用需要实时监控设备的各种参数。例如，在 FPGA 应用中，遥测可以通过动态增加或去除电源相位来优化多相电源的性能。其他典型应用包括服务器、基站、路由器、防务设备以及测试测量设备。
3. 遥测的实现方式
遥测可以通过几种不同的方式集成到电源管理系统中，具体的选择取决于所需的控制水平、灵活性和简易性。常见的三种实现方式包括：
Option 1: 数字电源控制器
数字电源控制器结合了高精度的模拟到数字转换器（ADC）和微控制器（MCU），能实时捕捉和处理遥测数据。此方案具有最大程度的控制能力，支持电压跟踪、电流平衡、相位添加/去除等功能，并且通常配备图形用户界面（GUI）来简化配置和实时数据跟踪。它适用于要求较高的应用场景，但成本和复杂度较高。
Option 2: PMBus 集成遥测的模拟电源 IC
对于需要简化方案的情况，使用带有集成数字接口的模拟电源 IC 是一个不错的选择。这种方案提供了遥测所需的关键参数和控制，但灵活性较差，功能也不如数字电源控制器强大。常见的 PMBus 寄存器包括输出电压边际调整、软启动时间、过电流保护等。
Option 3: 外部系统健康监视器与传感器
这种方案提供了最大的灵活性，可以通过将外部数字系统健康监视器、精密电流传感器和温度传感器结合，来实现遥测功能。该方案可以与任何电源管理 IC 配合使用，不论其是否有数字接口。系统健康监视器能够进行电压、电流、温度等多项监控，并提供相应的数字通信接口，适用于需要高精度测量的场景。
4. 遥测实现中的关键组件
- 电流传感器：通常使用小阻值的分流电阻来感知电流变化，并通过电流监测 IC（如 INA196）进行放大，将电流转换为电压信号以供 ADC 处理。
- 温度传感器：除了内置的温度传感器外，一些 IC（如数字序列器）提供外接温度传感器接口，用于在多个位置监测温度。
- 系统健康监视器：包括电压序列、边际调节、欠压保护（UVLO）、过电压保护（OVP）等功能，用于实时监控和日志记录，确保系统在出现故障时能够及时响应。
5. 成本与复杂度的权衡
- 数字电源控制器 提供了最大程度的控制，但也伴随着更高的复杂度和成本。
- PMBus 集成遥测的模拟电源 IC 提供了一种简化的方案，适合于需要控制基本参数但不要求过多自定义功能的应用。
- 外部系统健康监视器方案 则提供了最高的灵活性，适合那些需要根据具体需求选择不同组件的系统。
6. 结论
遥测技术在电源管理中扮演着越来越重要的角色。从数字电源控制器到集成遥测的模拟电源 IC，再到外部系统健康监视器，每种实现方式都有其优缺点。设计人员可以根据具体的应用需求选择最合适的方案，以实现系统的实时监控、故障保护和性能优化。