PMBus遥测技术如何实现预测性维护

电源管理总线（PMBus）是一种广为人知的技术，它定义了电源和系统数字化监控的规范。PMBus 基于开放标准协议，具有灵活性和功能齐全的特点，能够实现各种设备之间的通信。.

但是，符合 PMBus 标准并不能保证电源设备或系统的可靠性。.

相反，设计工程师需要了解 PMBus 的功能，并使他们的电源设备或系统能够根据 PMBus 提供的数据采取行动。.

PMBus 是一种标准通信格式，目前已有行业委员会致力于制定该格式以及其他与电力应用相关的标准化措施。但该标准仍存在许多未定义领域，无法涵盖新的应用和用例。这意味着工程师必须具备相应的设计经验、对系统功能的理解以及进行结构化实施和测试的能力。.

在本篇博客中，我们将阐述如何将 PMBus 用作预测性维护的传感器网络，从而提高可靠性，减少 RMA 和计划外停机时间。我们还将介绍 Flex Power Designer 如何简化设置和管理流程。.

PMBus 基于 I²C 和 SMBus 协议。它定义了两个不同的领域：

除此之外，PMBus并未规定电源系统架构、外形尺寸或所用组件。该总线最高运行速度为1 MHz，但未规定数据采集的采样率。.

标准命令集包含许多功能，例如读取遥测数据（如输出电压和电流（READ_VOUT、READ_IOUT）和温度（READ_TEMPERATURE_1））。此外，标准命令集还包含用于控制设备的命令，例如远程关机和启动。供应商可以自定义这些命令并定义自己的命令。.

设计人员需要考虑到PMBus的数据完整性依赖于TTL信号包的传输，因此高噪声水平会导致数据损坏。为了确保数据完整性，PMBus支持数据包错误检测（PEC）。.

除了使用PEC之外，PMBus系统还应验证地址，并监控SMBALERT #信号，该信号使目标设备能够在发生故障时通知控制器。系统应能够处理时钟拉伸，允许目标节点将时钟拉低，以便有更多时间处理数据。.

在采集数据时，电力系统应使用合适的采样率。这包括在瞬态过程和事件发生期间采用快速采样率（10–50 Hz），以及针对长期漂移采用慢速采样率（0.1–1 Hz）。.

PMBus 可以提供多种有用的数据，但我们需要确切地了解哪些 PMBus 值指示电源的哪些劣化情况。.

下表列出了电源中四种最重要的故障模式及其相应的症状。此外，该表还详细列出了可以监测哪些 PMBus 信号，以便判断是否出现这些症状——从而及早发现潜在问题并进行预防性维护。.

为了充分利用采集到的数据并可靠地检测异常情况，设计人员可以使用滚动基线。这涉及到计算每个信号的指数加权移动平均值 (EWMA) 和方差 (EWVAR)，并在可能的情况下根据环境温度进行归一化。.

设计人员可以定义合适的软限制和硬限制，以及相应的操作。例如，EWMA 的微小变化可能只会生成一个服务工单或警报，而更严重的变化则可能触发立即停机。系统需要具备上下文感知能力，以避免在已知事件（例如计划内的风扇曲线变化）期间发出不必要的警报。.

一旦发现异常，就需要通过 PMBus 将其转化为相应的操作。例如：

如果热裕度较低，系统可以增加并联导轨上的相位扩展（供应商 MFR_PHASE），并暂时降低最大负载（IOUT_OC_WARN_LIMIT 或功率上限）。.
如果连接器损耗增加，系统可以通过使用 TON_DELAY/TOFF_DELAY 错开轨道运行时间来调整顺序，从而降低同时发生的浪涌电流。它还可以在保持系统运行的同时触发维护窗口。.
如果怀疑系统不稳定，系统可以调整补偿参数（如果支持，则供应商 MFR_COMP_*），在受控窗口中进行测试，然后存储到非易失性存储器 (NVM)。.

为了尽可能简化系统配置和优化，Flex 电源模块提供了一款免费软件工具：Flex Power Designer。该工具不仅限于 Flex 电源模块产品，它还支持通用产品，因此几乎可以用于任何系统。.

对于 PMBus 系统，Flex Power Designer 支持的任务可能包括：

为了验证和部署，Flex Power Designer 支持台架测试、A/B 对比和生产加固。.

PMBus 可以作为一个预测平台发挥不可估量的作用，提供可操作的数据，从而实现预防性维护并提高可靠性。.

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