電源中常用的總線技術

1 前言

隨著IT技術對電源技術的滲透，數(shù)字電源技術應運而生，由于數(shù)字電源的控制靈活、結(jié)構變化靈活、調(diào)節(jié)、維護方便和造價低的一系列優(yōu)點，代表了電源技術的發(fā)展方向。而在數(shù)字電源中，總線技術發(fā)揮了很重要的作用，本文結(jié)合數(shù)字電源中常用的總線技術加以介紹。

2 I2C總線

I2C總線是英文“Inter Integrated Circuit Bus”的縮寫，常譯為“集成電路間總線”或“內(nèi)部集成電路總線”。I2C總線以它強大的控制能力和精巧的電路結(jié)構，得到各生產(chǎn)廠家的認可。目前，I2C總線在許多電子產(chǎn)品中得到了廣泛應用。

I2C總線接口的有關技術指標最早在1982年確定。Philips公司將I2C總線以簡單雙線接口的形式首先推出，用于在同一塊電路板或機柜中的有關電子部件之間實現(xiàn)通信，1987年Philips公司擁有了I2C總線的專利。在I2C中有兩條信號線，一條用于時鐘信號的傳輸，一條用于數(shù)據(jù)信號的傳輸，通過I2C總線，可以在主控部件和從控部件之間完成有關命令、控制和工作信息通過兩條串行信號線來傳輸。I2C總線的最典型應用就是通過一個主控部件來完成有關部件之間的通信控制。由于I2C總線的使用簡單性，所以目前I2C總線得到了廣泛的應用，I2C總線的有關性能不斷得到提高，通信速率和尋址范圍也在不斷提升。

作為工業(yè)標準，I2C總線作為一種很有吸引力的物理通信方式，在ACCES bus、SM Bus、PSMI和IPMI工業(yè)標準總線中，I2C總線的有關技術指標也被引用。I2C總線可以應用于許多的微控制器，并且在許多應用場合，利用通用的I/O引腳，通過軟件也可以驅(qū)動I2C總線。例如，在1991年，由一些公司牽頭開發(fā)了ACCESS bus(存取總線，簡稱A.b)，這里利用了I2C總線作為它的物理通信層，從而使ACCESS bus具有使能被控器件的能力，ACCESS bus被用作是一種改進的、簡化的、規(guī)范的和靈活多用的方法來連接計算機的內(nèi)部，外部器件到CPU，它支持像時鐘和電池電能監(jiān)控等器件的工作，并且也支持鍵盤、鼠標、顯示器和調(diào)制解調(diào)器的工作。在1995年，ACCESS bus工作組（ABIG）發(fā)布了V3.0技術文件版本，一些公司（例如：USAR和日本Fujitsu公司都參加到了ABIG的活動中，并在智能電池系統(tǒng)接口論壇Smart Battery system Interface Forum：SBS-IF）中積極參與工作。

2.1 關于I2C總線

I2C總線是串行總線系統(tǒng)，I2C總線由兩根線組成，一根是串行數(shù)據(jù)線，常用SDA表示；另一根是串行時鐘線，常用SCL表示。CPU利用串行時鐘線發(fā)出時鐘信號，用串行數(shù)據(jù)線發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對被控電路的調(diào)整與控制。由于I2C總線只有兩根信號線，因此數(shù)據(jù)的傳輸方式是串行方式，其數(shù)據(jù)傳輸速度低于并行數(shù)據(jù)傳輸方式，但I2C總線占用CPU的引腳很少，只有兩個，有利于簡化CPU的外圍線路。

在I2C總線系統(tǒng)中，CPU是核心，I2C總線由CPU電路引出，其他被控對象均掛接在I2C總線上，I2C總線系統(tǒng)電路結(jié)構示意圖如圖1所示。

圖1 I2C總線系統(tǒng)電路結(jié)構示意圖

2.2 I2C總線接口電路

I2C總線上傳輸?shù)氖菙?shù)字信號，如果I2C總線上掛接的被控集成電路為模擬電路，為便于與被控模擬電路通信，在被控對象中需要增加I2C總線接口電路，受控IC中I2C總線接口電路工作原理圖如圖2所示。接口電路一般由I2C控制器和控制開關等電路組成。由CPU送來的數(shù)據(jù)信息經(jīng)譯碼器譯碼后控制信號才能對被控IC執(zhí)行控制操作。被控對象通過I2C總線接口電路接收由CPU發(fā)出的控制指令和數(shù)據(jù)，實現(xiàn)CPU對被控對象的控制。

I2C總線是雙向總線系統(tǒng)，通過I2C總線CPU可以向被控IC發(fā)送數(shù)據(jù)，被控IC也可通過I2C總線向CPU傳送數(shù)據(jù)，但被控IC是接收數(shù)據(jù)還是發(fā)送數(shù)據(jù)則由CPU控制。由于I2C總線是雙向總線系統(tǒng)，因此CPU可以對I2C總線上掛接的有關電路進行故障檢查。

對生產(chǎn)自動化調(diào)整功能的電器，可將生產(chǎn)線上的計算機與電器的I2C總線相連，根據(jù)電器不同調(diào)整項目的預置功能和要求，將最佳調(diào)整數(shù)據(jù)傳送到電器的E2PROM存儲器中，也可將標準數(shù)據(jù)固化在CPU的只讀存儲器中。采用I2C總線的電器節(jié)省了很多可調(diào)電位器，簡化了調(diào)整工藝，產(chǎn)品的一致性好，工作可靠性高。

圖2 I2C總線系統(tǒng)的電路結(jié)構示意圖

2.3 I2C總線系統(tǒng)的功能

以CPU為核心的I2C總線系統(tǒng)，主要用完成以下幾個功能。

⑴用戶操作功能

用戶在使用電器時，通常要進行有關控制參量的調(diào)節(jié)、控制等操作，操作時只需按動本機鍵盤或遙控器鍵盤上的相應按鍵，CPU便通過I2C總線向被控電路發(fā)出有關控制指令。

⑵維修調(diào)整功能

完成對被控電器各單元電路進行工作方式設定和調(diào)整的控制功能。在普通電器中，是利用可調(diào)電位器進行有關單元電路的各種工作參數(shù)調(diào)整。而在I2C總線的被控電器中，這些參數(shù)都可由操作人員進行專門的調(diào)整狀態(tài)后，通過遙控器或本機操作鍵來完成有關工作參數(shù)的調(diào)整。