AN168 – Implementación de la telemetría rápida con los controladores de gestión del sistema de energía

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Controladores de gestión del sistema de alimentación (PSM) de segunda generación, como el LTC®3887, introduce nuevas características para la telemetría rápida1. La telemetría rápida permite que el firmware se centre en una sola medición, o en un conjunto fijo de mediciones comunes de tensión/corriente para mejorar el ancho de banda de telemetría hasta 16 veces. Dos nuevos comandos controlan el multiplexor de telemetría (MFR_ADC_CONTROL) y la alineación temporal (MFR_ADC_TELEMETRY_STATUS). El multiplexor puede ajustarse a un conjunto de mediciones único o más pequeño, y el estado permite el sondeo para una «medición completa». Cuando se combinan, no sólo se mejora el rendimiento, sino que no se duplican las mediciones: todos los valores obtenidos son mediciones de un solo CAD.

MULTIPLEXOR ADC DE PRIMERA GENERACIÓN

La familia LTC38XX anterior a la LTC3887 (LTC3880 y LTC3883) utiliza un multiplexor y un enfoque de ronda para las mediciones. Las mediciones se realizan siempre en el mismo orden, con un tiempo total de bucle de unos 100 ms. Desde el punto de vista del firmware, cualquier medición se actualiza una vez cada 100 ms, y no hay forma de saber si el valor actual devuelto es «fresco». Una determinada medición puede tener 100 ms, y un muestreo más rápido que cada 100 ms sólo devuelve los mismos datos.

MULTIPLEXOR ADC DE SEGUNDA GENERACIÓN Y ESTADO

El LTC3887 y los dispositivos posteriores han mejorado el enfoque round-robin con opciones de comportamiento. El comando MFR_ADC_CONTROL selecciona 1 de los 10 modos de telemetría, o selecciones que se muestran en la Tabla 1.

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Tabla 1. Modos de telemetría

VALOR ORDENADOTELEMETRÍA SELECCIONADA
0x0E – 0xFFReservado
0x0DADC Redondo Corto
0x0CTemperatura externa del canal 1
0x0BReservado
0x0ACanal 1 IOUT
0x09Canal 1 VOUT
0x08Temperatura externa del canal 0
0x07Reservado
0x06Canal 0 IOUT
0x05Canal 0 VOUT
0x04Temperatura interna del CI
0x03Reservado
0x02 Reservado
0x01VES
0x00Telemetría estándar ADC Round-Robin

El valor 0x00 se comporta exactamente igual que los dispositivos de primera generación. El valor 0x0D activa una función round-robin que incluye cuatro mediciones (VOUT0, IOUT0, VOUT1, IOUT1). Los demás valores activan una única medida.

El MFR_ADC_CONTROL no se almacena en la EEPROM, por lo que el firmware debe enviar la selección al dispositivo para habilitar un modo distinto al modo round-robin por defecto (0x00). Se recomienda que los controladores funcionen en modo round-robin del ADC la mayor parte del tiempo para garantizar que los fallos habilitados por el ADC, como la temperatura y el VIN_OV, sean operativos.

Los dispositivos de segunda generación también añaden una función de estado de la medición que permite sondear un cambio en el valor de la medición. La tabla 2 muestra que hay bits de estado para las cuatro mediciones críticas mediante el comando MFR_ADC_TELEMETRY_STATUS. Cada bit cambia de 0 a 1 inmediatamente después de que se ejecute la medición correspondiente. Escribir un 1 en un bit lo borra.

Tabla 2. Estado de la telemetría

OITDATOS TELEMÉTRICOS DISPONIBLES
7Reservado Devoluciones 0
6Reservado Devoluciones 0
5Reservado Devoluciones 0
4Reservado Devoluciones 0
3Canal 1 IOUT Lectura (IOUT1)
2Canal 1 VOUT Reproducción (VOUT1)
3Canal 0 IOUT Lectura (IOUT0)
1

Lectura del canal 0 VOUT (VOUT0)

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Al pasar de 0x0D, bucle corto de telemetría, a otro modo, el firmware debe pasar primero a 0x00, bucle redondo, durante al menos 120 ms, antes de pasar al nuevo modo, para garantizar un buen comportamiento. Para pasar a los demás modos no es necesario pasar primero a 0x00.

IMPACTO EN LA SUPERVISIÓN Y CONTROL DE LA TENSIÓN

Los dispositivos de primera generación dependen del multiplexor y del ADC para tres funciones no telemétricas: supervisión de la temperatura, supervisión de la sobretensión VIN y control de la tensión.

La temperatura se mueve lentamente en un sistema: la latencia típica de un ADC controlador de PSM es lo suficientemente baja como para que la supervisión de la temperatura sea manejada fácilmente por el ADC. El VIN también cambia lentamente en la mayoría de las aplicaciones PSM, lo que permite al ADC controlar adecuadamente la tensión de entrada.

Todos los controladores PSM se basan en el ADC para lograr una precisión total de CC del 0,5%. Los dispositivos de segunda generación sólo pueden ofrecer esta funcionalidad para la selección del multiplexor 0x00.

En ambos casos, la única manera de asegurar que se consigue toda la monitorización de la temperatura y el VIN y todas las precisiones del VOUT es utilizar la selección 0x00 del multiplexor, o diseñar el firmware para asegurar que la selección 0x00 se habilita periódicamente durante un tiempo suficientemente largo como para permitir que el ADC realice las mediciones necesarias. Esto significa que hay que seleccionar 0x00 durante al menos 120 ms para permitir un bucle de telemetría completo. El tiempo entre las selecciones que interfieren en estas mediciones determinará el tiempo de respuesta de la función.

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DISEÑO DEL FIRMWARE

El firmware de la aplicación de segunda generación se puede evaluar con Linduino® PSM y una tarjeta de demostración.

La API PSM de Linduino contiene una interfaz SMBus y PMBus para las familias LTC38XX, LTM46XX y LTC29XX.

El mejor lugar para empezar es mirar el código de la selección 0x0D, el bucle corto. Utilizaremos el LTC3887 para la siguiente discusión.

COMPATIBILIDAD CON EL PASADO

Si no se utilizan los nuevos comandos, los dispositivos de segunda generación se comportan como los de primera generación y no es necesario cambiar el firmware.

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