ISL28025 精密数字电源监控评估套件使用指南

在电子设计领域，电源监控是确保系统稳定运行的关键环节。今天，我们就来深入了解一下 ISL28025 精密数字电源监控评估套件，看看它能为我们带来哪些便利和功能。

文件下载：ISL28025EVAL1Z.pdf

套件概述

ISL28025 精密数字电源监控（DPM）评估套件由三块评估板组成，旨在展示 ISL28025 的功能。ISL28025 是一款集成了 16 位模数转换器（ADC）、8 位数模转换器（DAC）以及模拟比较器的芯片，可监控欠压、过压和过流情况，通过 (I^{2} C) 总线进行串行控制，并遵循 PMBus 标准。

该套件还配备了图形用户界面（GUI），方便用户为特定应用配置 ISL28025，以监控总线电压和电流。GUI 具备数据保存功能，可将测量数据传输到其他软件进行分析。

评估板介绍

1. 转接器评估板（ISLUSBPWRDONGLE1Z）

转接器板通过微控制器将 PC 与 ISL28025 连接起来。微控制器将来自 PC 的 USB 命令转换为 (I^{2} C) 接口信号。其 (I^{2} C) 引脚（SCL 和 SDA）连接到板边缘的直角接头。转接器板上有一个电路，可将 USB 供电电压转换为 3.3V，并使用 ISL28022 监控该电源的电流，每个电路在满量程时可测量 100mA。3.3V 电源输出以及 (I^{2} C) 总线的 SDA 和 SCL 线被路由到直角连接器。

2. ISL28025 通用板（ISL28025EVAL1Z）

通用板上的 ISL28025 未进行配置，可将模拟输入连接到外部世界。用户可以围绕该芯片构建需要电压、电流或功率监控的系统。ISL28025 的模拟输入（VINP、VINM 和 VBUS）可接受 0V 至 60V 的输入电压，用户可通过跳线选择唯一配置从机地址。该芯片可由用户定义的电源或 USB 电压产生的 3.3V 电源供电，其可接受的电源电压范围为 3V 至 5.5V。外部时钟/中断引脚可通过跳线选择连接到外部。最大可测量输入差分（VINP - VINM）为 ±80mV，VINP 和 VINM 引脚之间的差分电压可承受 60V 的幅值，这种差分电源容差有助于调试灾难性电路事件。

3. ISL28025 演示板（ISL28025EVAL2Z）

为了展示 ISL28025 的功能，需要一个外围电路。演示板将 ISL28025 与降压/升压调节器（ISL9110）和一些采样负载配对，以测量电流。降压/升压电路允许用户定义连接到调节器的独特负载，ISL28025 的所有功能均可使用。

订购信息

部件编号	描述
ISL28025EVAL1Z	评估板
ISL28025EVKIT1Z	评估套件

评估包内容

数字电源监控通用评估套件包含以下物品：

• ISL28025 演示板（ISL28025EVAL2Z）
• ISL28025 通用板（ISL28025EVAL1Z）
• USB 转 (I^{2} C) 转接器板（ISLUSBPWRDONGLE1Z）
• 评估软件（在线）
• 用户指南
• ISL28025 数据手册

单个设备的文档可在以下链接找到：http://www.intersil.com/products/ISL28025

系统要求

• 操作系统：Windows 98/NT/2000/XP/VISTA/WIN7/WIN8
• 可用的 USB 端口

软件安装

从以下链接下载最新的评估板 GUI：http://www.intersil.com/products/ISL28025 。下载并运行可执行文件开始安装 GUI，安装过程中需阅读说明，安装完成前请勿通过 USB 端口连接 PC 和 PCB。

硬件设置

• 先将 USB 2.0 电缆连接到 PC，再连接到评估板。
• 计算机可能会提示安装新硬件的软件，选择“是，仅此次”。
• 在后续屏幕上，选择推荐选项（从 CD 安装）并按指示操作。
• 仅需使用 USB 连接器。

软件运行

1. 与 ISL28025 通用板配合使用

从“开始”菜单选择 ISL28025 设置文件夹，然后选择 ISL28023_25EvalSoftwareSetup 图标。点击后，演示软件窗口将出现。按下软件窗口右下角的“Connect to Device”按钮，启用评估板与计算机之间的通信。若连接成功，按钮文本将变为红色并显示“Disconnect Device”。

评估程序可控制和测量单个 (I^{2} C)/SMBus 上的 ISL28025 设备，主软件窗口显示一个站点。

2. 数据收集

按下屏幕底部“Connect to Device”按钮左侧的“Start Data Collecting”按钮开始收集数据，按钮文本将变为“Stop Data Collecting”。软件默认读取每个 DPM 的分流和总线电压，可通过切换每个数值读数旁边的复选框/标签更改 DPM 的读取设置。显示屏背光在黄色和灰色之间切换，黄色表示通道已启用，DPM 功能的更改将改变相应通道的模式值，每个 DPM 的模式显示在每个通道显示的左下角。

3. DPM 测量功能

启用 DPM 接口上的电流功能块需要用户输入分流电阻值，该值将存储在 DPM 校准寄存器中，用于根据启用的复选框计算电流或功率。

4. ADC 定时和内部平均控制

ADC 定时是通道 ADC 的采集时间，通道的采集定时选择位于图 3 中通道测量显示的右侧，用户可为四个通道选择 64µs 至 2.05ms 的 ADC 采集时间。用户还可调整 ISL28025 在报告值之前进行的内部平均次数，可从单次测量编程到 4096 次测量。

5. 循环延迟

GUI 右下角的循环延迟字段允许用户编程测量之间的延迟。当 ISL28025 被编程为快速采集时间时，屏幕更新过快，用户无法读取测量值，循环延迟字段可在每次测量后插入时间延迟，使测量值可读。

6. 单次测量控制

按下主面板上的“Meas Once”按钮将对每个启用的单个通道进行一次测量。

7. 阈值和辅助控制

在 ISL28025 下拉菜单中选择“Threshold”选项，将弹出辅助控制对话框，用户可在其中配置 ISL28025 芯片的阈值检测器。模拟比较器的过压（OV）、欠压（UV）和过流（OC）条件的阈值水平由三个 6 位 DAC 创建，DAC 有电压范围，OC 比较器有两个电压范围，OV/UV 比较器有六个电压范围。可通过勾选启用复选框来启用或禁用模拟比较器。OC 模拟检测器的检测极性可通过勾选“Reverse Current Direction?”复选框设置，OV 检测器可通过勾选“Temperature Detect?”复选框转换为温度阈值检测器。

8. SMBALERT

在 ISL28025 下拉菜单中选择“SMBALERT”选项，将出现一个类似图 6 的窗口。阈值比较器的输出输入到 SMBALERT 控制窗口，可通过勾选相应的直通复选框将比较器输出路由到设备的 SMBALERT 引脚。每个比较器的默认状态连接到数字定时滤波器和掩码电路，三个比较器都输入到一个或门以确定 SMBALERT 引脚的状态。可通过勾选相应 SMBALERT 引脚的反转复选框选择活动状态极性。每个阈值比较器有一个数字滤波器，设置数字滤波器会改变两个 SMBALERT 引脚的行为，该滤波器可通过故障持续时间过滤掉模拟比较器的异常响应，设备允许用户在允许故障传递到锁存位（D 触发器）之前选择四个故障定时窗口。掩码块允许用户确定故障是否传递到或门。每个 SMBALERT 引脚可通过勾选强制中断引脚独立于比较器电路进行控制，SMBALERT2 引脚的默认状态为禁用，使其处于三态，SMBALERT2 引脚具有推挽输出级，而 SMBALERT1 是开漏输出。

9. 外部时钟启用

ISL28025 可与外部时钟同步，以减少系统中的测量噪声。在 ISL28025 下拉菜单中选择“EXTCLK”选项，将出现一个对话框，用户可在其中启用外部时钟功能。外部时钟引脚的输入带宽约为 30MHz，外部时钟频率可进行分频以匹配 500kHz 的内部系统时钟频率，选择使内部时钟频率接近 500kHz 的时钟分频将保证 ADC 采集时间与默认时间相似。

10. 峰值电流

在 ISL28025 下拉菜单中选择“Current Min/Max”选项，将出现一个类似图 8 的窗口。电流峰值检测功能报告单个样本的最小和最大读数。例如，假设 Vshunt 输入的设置具有 64µs 的采集时间和 4096 次内部平均，分流电阻已数字化，从而可以进行电流测量。如果按下“Meas Once”按钮，设备将进行 4096 次平均，并将平均值放入电流寄存器。启用电流峰值检测后，4096 次测量中的最大和最小电流读数将放入电流峰值寄存器并显示在窗口中。如果再次按下“Meas Once”按钮，最大/最小读数将反映 8192 次测量的最大/最小读数，最大/最小将反映自上次清除寄存器以来所有读数的最大/最小电流。

11. 连接多个 ISL28025 评估板到转接器

一个 ISL28025 设计可以在单个 (I^{2} C) 总线上连接 55 个设备，评估套件允许用户级联多达 54 个 ISL28025 评估板。转接器使用从机地址（0x9E）来测量 3.3V 的电流和电压。将转接器板通过 USB 电缆连接到计算机，启动 ISL28025 评估套件演示硬件，按下软件窗口右下角的“Connect to Device”按钮将软件连接到转接器。如果连接成功，按钮文本将变为红色并显示“Disconnect Device”，GUI 前面板上的所有按钮将启用。软件连接到微控制器后，将扫描所有可接受的 ISL28025 从机地址，以确定设备是否连接到转接器。连接后，可通过按下包含 GUI 主要功能的下一个按钮为每个设备进行独特配置。

12. 系统视图

当多个 ISL28025 设备连接到转接器板时，可使用系统视图屏幕。在“View”下拉菜单中选择“System”选项，将进入系统视图，主 GUI 窗口将消失，窗口大小将根据连接到转接器的 ISL28025 设备数量进行调整。按下“Start Data Collecting”按钮将遍历所有站点并测量每个 ISL28025 设备的配置参数，按下“Save Data”按钮将保存所有站点的数据，按下“Single Site View”按钮将恢复主 GUI 视图。

13. 重置设备

在 ISL28023 下拉菜单中选择“Reset”选项将软重置 ISL28023 并将设备恢复到默认值，软重置将对设备的四个通道的偏移进行自动校准。

14. USB 电源

ISL28025 演示软件允许用户构建自己的板与转接器板配合使用，第三方板的最终设计可以使用转接器生成的 3.3V 电源。用户可在转接器下拉菜单中选择“USB Supplies”选项来监控 3.3V 电源的电流消耗。

15. (I^{2} C) 事务

该演示软件允许用户构建自己的板与转接器板配合使用，最终设计可能会包含一个 (I^{2} C) 设备。在转接器下拉菜单中选择“(I^{2} C) Transaction”选项，用户可向 (I^{2} C) 设备发送读写命令。

16. 保存数据

DPM 软件允许用户存储一定数量的数据点。在 ISL28025 DPM 演示软件窗口的菜单栏中选择“File --> Save Data”选项，将打开一个对话框，要求输入保存路径的文件名和目录。输入的文件名是所有保存文件的基本名称，软件将为所有活动设备的每个测量参数（Vbus、Vshunt、Current、Power 等）生成一个唯一命名的文件，仅保存所选测量参数的数据。如果未选择某个测量参数，则不会生成该参数的文件。所有保存的文件以逗号分隔，文件名的命名规则为 <基本名称>_<测量参数>_dataset。完成保存对话框后，如果 GUI 处于单站点模式，将出现一个输入框，要求输入每个站点要保存的点数；否则，软件将为系统模式下的所有站点保存相同数量的点数。按下“OK”按钮并输入有效数值后，将开始数据收集，数据记录时主窗口上的数值将发生变化，当所有活动测量数值不再变化时，数据收集完成。在调用“Save Data”功能之前，应确定所有通道的设置，用户可以为每个通道唯一命名，并将通道名称传递到每个相应数据文件的列名中。

17. 保存和加载配置文件

软件允许用户保存和加载每个设备的配置。在“File”下拉菜单中选择“Load Config”或“Save Config”选项，将出现一个类似图 14 的窗口，要求输入要保存或加载的文件的目录信息。

与 ISL28025 演示板配合使用

将演示板连接到转接器板并供电，演示板可以由 USB 3.3V 电源供电，也可以使用外部电源。通过将跳线短接引脚 2 与 3.3V 引脚或 VIN 引脚来设置连接路径，输入电压选择头标记为 VIN_SEL。如果选择 USB 的 3.3V 电源，请注意 USB 只能提供约 500mA 的电流，此选项下应将负载范围限制在小于 500mA。如果使用外部电源，演示板可接受 1.8V 至 5.5V 的电压。

正确供电后，启动 ISL28025 软件，该软件与控制 ISL28025 通用板的软件相同。按下“Connect To Device”按钮，软件将扫描所有允许的从机地址，确定连接到转接器的板类型。如果演示板成功连接到转接器，将出现图 17 所示的窗口，该屏幕与 ISL28025 通用评估软件相同，还增加了演示板的控制功能。

演示板将降压 - 升压调节器（ISL9110）连接到一些电阻性负载，流入调节器的电流由 Vshunt 输入（VINP、VINM）和 0.05Ω 的分流电阻（RSENSE1）监控，Vaux 输入测量负载处的调节电压，Vbus 输入测量施加到 ISL9110 输入的电压，电流和功率显示表示提供给调节器和负载的电流和功率。按下右下角的“ON”按钮可打开 ISL9110，如果 Vbus、Vshunt、Current、Power、Vaux 通道当前未激活，它们将被打开。

1. 设置调节输出电压

按下“Set Reg V”按钮将控制一个 ISL23315 数字电位器（DCP），该 DCP 连接到调节器的反馈电阻 (R{14})，控制调节器的增益和输出电压。调节输出电压由以下公式确定： [OUT = 0.8 cdotleft(1+frac{R{14}}{R{D C P}}right)] ISL9110 的参考电压为 0.8V，(R{14}) 的值为 100kΩ，(R{DCP}) 的值由所需的调节器输出电压 (v{OUT}) 确定。通过输入电压并按下 ISL28025 演示软件的 Vreg 按钮，软件将反向计算 (R_{DCP}) 的值，以将输出电压设置为所需值。

2. 更改分流电阻值

按下“Set Res Val”按钮可更改用于计算系统电流、负载电流以及系统效率读数的值。

3. 更改连接到调节器的负载值

如果 OUTPUT LOAD 头的跳线设置连接在引脚 1 和 2 之间，调节器的输出将连接到一系列由端口扩展器和一系列 ISL83699 开关控制的负载。要将负载连接到调节器，勾选所需负载的复选框。需要注意的是，在轻负载情况下，由于电阻的温度系数，电流测量会有误差，电阻在中等电流水平下进行校准，电流大小会导致电阻发热，从而导致分流电阻值发生变化。演示板上安装的电阻是 50ppm/°C