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PMBus 指令解析:OPERATION (01h) 開關機與 Margin 測試

PMBus OPERATION (01h) 命令逐位元解析:On / Soft Off / Immediate Off、Margin High / Low 與 Fault 處理,附常用設定值速查表與 CRPS 電源實務差異。

📘 參考規格書PMBus · PMBus Power System Management Protocol Specification Part II原廠文件 ↗

綱要介紹

主控端(Host / MCU)透過寫入 OPERATION 命令,可以實現三大主要控制功能:

  1. 軟體開關機控制:軟體式開機 (On) 與關機 (Off)。
  2. Margin 邊際測試:強制輸出電壓升高或降低,用於出廠或可靠度測試時,驗證後端晶片(CPU / FPGA)的電壓耐受度。
  3. 測試期間故障處理:在 Margin 測試時,設定是否要忽略過壓(OV)或欠壓(UV)告警。

傳輸格式

OPERATION 使用 SMBus 的 Write Byte / Read Byte 協定,資料長度為 1 個位元組:

寫入:S | Addr+W | A | 01h | A | Data | A | [PEC | A] | P
讀取:S | Addr+W | A | 01h | A | Sr | Addr+R | A | Data | [PEC] | NA | P

暫存器位元結構

Bit欄位值與說明
b[7:6]On/Off10:開啟輸出 (On)
01:軟關機 (Soft Off,依 TOFF_DELAY / TOFF_FALL 時序關閉)
00:立即關閉 (Immediate Off,不經過關機時序)
b[5:4]Margin00:正常目標電壓 (Nominal)
01:Margin Low
10:Margin High
b[3:2]Fault 處理01:Ignore Fault(忽略 Margin 造成的故障)
10:Act on Fault(照正常故障保護處理)
b[1:0]Reserved保留位元,填入 00b

Margin 時的實際輸出電壓不是固定值,而是由 VOUT_MARGIN_HIGH (25h) 和 VOUT_MARGIN_LOW (26h) 設定;常見做法是設成標稱電壓的 ±5%。

常用設定值速查表

HexBinary控制模式行為描述
00h0000 0000Immediate Off立即關閉輸出(Hard Off)。
40h0100 0000Soft Off依 TOFF_DELAY / TOFF_FALL 設定的時序緩降關機。
80h1000 0000On (Nominal)開啟電源,輸出標準目標電壓(由 VOUT_COMMAND 決定)。
94h1001 0100Margin Low (Ignore Fault)切換到 VOUT_MARGIN_LOW,測試期間忽略 OV/UV 告警。
98h1001 1000Margin Low (Act on Fault)切換到 VOUT_MARGIN_LOW,觸發告警時仍執行保護。
A4h1010 0100Margin High (Ignore Fault)切換到 VOUT_MARGIN_HIGH,測試期間忽略 OV/UV 告警。
A8h1010 1000Margin High (Act on Fault)切換到 VOUT_MARGIN_HIGH,觸發告警時仍執行保護。

運作邏輯架構圖

flowchart LR
    H["Host / MCU<br>寫入 OPERATION (01h)"] --> A["b[7:6] 開關控制"]
    H --> B["b[5:4] Margin 選擇"]
    H --> C["b[3:2] Fault 處理"]
    A --> A1["On / Soft Off / Immediate Off"]
    B --> B1["Nominal / Margin Low / Margin High"]
    C --> C1["Ignore Fault / Act on Fault"]

工程實務提示:CRPS 電源差異

結論

  • OPERATION (01h) 是 1 Byte 命令:b[7:6] 開關、b[5:4] Margin、b[3:2] Fault 處理、b[1:0] 保留。
  • 最常用的值是 80h(開機)、40h(軟關機)、00h(立即關機)。
  • Margin 的四個合法值是 94h、98h、A4h、A8h;實際電壓由 VOUT_MARGIN_HIGH / VOUT_MARGIN_LOW 決定。
  • 寫入前先確認 ON_OFF_CONFIG (02h) 的 CMD 位元,否則開關機命令可能不會生效。

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