可编程电源供应器之通讯介绍与应用
文：李韦诚/技服中心
从传统拨号电话到人手一机的数字手机，或从传统燃油机车到可数字通讯的电动机车，交换式电源供应器也同样有着新旧世代差异，早期电源供应器的控制与监控是采用模拟线设计，通常是透过各式各样的外部界面来进行，例如：输出电压调变(透过电源外部提供一特定电压准位至电源供应器的控制端，以远程的方式调变电源供应器的输出电压)、电源状态显示(最简单也最常见的的方式多是以led灯色变化来表现)以及power good讯号(电源供应器的输出电压正常输出后，立即提供讯号通知系统端)等…都是常见的监控需求。以上的方式或许适用于大部分的应用场合，但随着科技发达，数字智能与自动化控制的设计应用越来越广泛，传统模拟式控制与监控接口可能就无法满足需要同时快速掌握电源信息并设计由产品自动进行状况处理的使用者。
明纬的可编程电源供应器提供两种不同的通讯界面pmbus以及canbus，以满足客户相关需求。
pmbus (电源管理总线之缩写)使用双向通讯：串行数据线(sda)及串行时钟线(scl)，每一台电源供应器(slave)只需要3条讯号线(含一条gnd线)连接至bus端，即可透过控制器(master)达到控制及监控读取电源供应器信息之需求。这样不仅可以大幅缩减控制及讯号线的使用量，相对的减少了许多线路上的接点，降低线路不良的发生机率，同时也增加了控制的便利性。pmbus应用的领域相当广泛，在工业自动化应用设备及通讯应用设备中对电源状态的监控需求是最常见的。图1是明纬使用的pmbus版本与速率信息，其优缺点如下。
优点: 公定协定、设计者好导入。
缺点: 抗噪声干扰能力较弱，适合短距离通讯。
图1 mean well pmbus
通讯接口: smbus 1.1；版本: pmbus 1.1；总线速率: 100khz
canbus (控制器局域网络)使用双线差动(canh及canl)传输技术，原先是开发来取代复杂的汽车内部配线。但因它具备高度的抗电气噪声干扰及自我除错能力，也渐渐广泛的被使用于工业及自动化系统中 ，包含电源产业等。图2是明纬使用的canbus版本与速率信息，其优缺点如下。
优点: 噪声干扰耐受度高、较为强健。
缺点: 协议为明纬自定义，部分指令功能可能需为项目调整。
图2 mean well canbus
物理层: 11898；数据链路层: can2.0b；
应用层: 明纬自定义；总线速率: 250kbps
以下列举两个实际案例，分别使用了pmbus与canbus的通讯界面。
应用 : 无人搬运车
机型 : rpb-1600-48 (内建pmbus通讯)
通讯接口 : pmbus
此应用使用两台rpb-1600-48并联安装于物流仓库无人搬运车充电站。当搬运车回到充电站时，系统会评判端口的接续状况后，以pmbus开启充电器对电池充电。系统也会透过pmbus选取合适之充电电流对搬运车的6个电池组充电并透过通讯回传充电讯息及电源状态。图3为无人搬运车示意图。
图3 无人搬运车示意图
应用 : 国家同步辐射研究中心
机型 : drp-3200-48can (选配canbus通讯)
通讯接口 : canbus
此案需求多套96kw之高功率电源系统，使用电源系统输出的电力驱动全固态射频功率放大器(radio frequency power amplifier)。为配合应用最佳的用电效率，电源系统输出电压须能涵盖42vdc ~54vdc调变范围。drp-3200-48can支持canbus通讯，支持单套系统30台同时上线功能并透过通讯指令达成精准调压的要求。再者，多套电源系统间并非以并联方式连接，且进行实验时需要同步调整每套电源系统的总线电压，欲达成同步和远程控制，势必要透过外部控制器与通讯协议方能达成，同时使用控制器调变之后的输出电压，精准度须满足正负1%的精密要求。在此前提下，全数字化的智能电源设计加上强健抗噪声的canbus协议，让联网方式远程监控电源系统变成可能。图4是96kw高功率电源系统的实际配置图。
图4 96kw高功率电源系统
具备通讯功能的明纬可编程电源供应器不仅让复杂的控制及监控变得简单。机型适合使用于各种应用，包含一般性应用: rsp-1600/2000及dpu-3200、机柜应用: rcp-1600/2000及drp-3200与无风扇或水冷应用: uhp-1500/2500及php-3500/3500-hv等。具备弹性、多应用等特性，适合使用于智能控制与监控之需求应用。
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参考文献
- 维基百科：i2c
- 国际标准iso 11898-2