工程师必看！电源管理总线概述：SMBus, PMBus, SVID, SVI2

01、背景简述

在现代电子设备中，电源管理总线对于确保设备稳定、高效运行起着至关重要的作用。所有总线协议的本质就是两个字，即“通信”。除I2C和SPI这些通用总线可以用于电源管理外，还有相对专用的SMBus和PMBus总线，以及更高级、更复杂的SVID协议和SVI2协议。

02、I2C总线

I2C 总线是一种常用的半双工串行总线，具有简单、高效的特点。在开关电源中，它可用于实现电源管理芯片与其他芯片（如微控制器、传感器等）之间的通信。

例如，电源管理芯片可以通过 I2C 总线将电源的状态信息发送给微控制器，微控制器根据这些信息进行相应的系统控制决策。

I2C 总线采用主从式结构，主设备负责发起通信，从设备响应主设备的请求。其数据传输速率可以根据实际应用需求进行调整，一般在低速到中速范围内，适用于对实时性要求不是特别高的电源管理应用。

使用 I2C 总线的电源管理芯片有：

SC8815，带I2C接口的同步升降压充电控制器

TPS55289，具有 I2C 接口的 30V、8A 降压/升压转换器

MIC23156，1.5A, 3 MHz Synchronous Buck Regulator（I2C Control for Dynamic Voltage Scaling）

03、SPI总线

SPI 总线是一种高速串行总线，具有全双工通信、数据传输速率高的特点。在开关电源中，它可以用于实现快速的数据传输。

SPI 总线在高速数据传输方面具有明显优势，能够满足电源管理芯片对实时性和数据吞吐量的要求。

例如，在一些需要快速响应电源状态变化或进行大量数据交互的应用中，SPI 总线可以迅速传输电源管理芯片的监测数据（如电压、电流、温度等）给主机，同时主机也能快速向芯片发送控制指令，实现高效的电源管理。

LM10502

Dual Buck + LDO Power Management Unit

Programmable Output Voltage via the SPI interface

TPS92518-Q1

Automotive Dual Channel Buck LED Controller with SPI Interface

04、SMBus和PMBus总线

PMBus代表“电源管理总线”，它是对电源管理的“远程控制”。PMBus控制的设计理念在于，你可以用软件命令来即时控制和设定电源管理器件。

在纯粹的模拟设计中，你需要在设计阶段设定器件运行方式，并且选择电阻器和电容器，所以这一点是无法实现的。

借助PMBus协议，一个控制处理器能够改变开关频率、电流限值和输出电压等参数。

PMBus还能提供遥感勘测功能，比如说读取IC温度和电流等数值，这样的话，处理器就能够动态地监视电源系统了。

PMBus的设计理念来源于19世纪80年代早期开发出来的普遍采用I2C总线。I2C总线，表示内部IC（集成电路），曾经是一个控制和监视任一电子系统的通用总线。它曾经是一个简单的总线协议，取代了当时的很多专有协议。

基于I2C总线，在1995年定义了SMBus协议或称为系统管理总线。由于它增加了数据包错误校验而使其自身变得更加稳健耐用，SMBus与I2C之间有着些许的不同。SMBus曾被用于个人电脑和服务器。

不过，这个行业的从业人员很快认识到，最好用一个共同协议和标准集来满足系统的电源管理需求，而这一想法最终催生出PMBus控制定义。在将SMbus用作物理层的同时，PMBus设立了针对电源管理的协议，从而取代了数个专有协议。

TPS544B20 和 TPS544C20 器件是 PMBus 兼容型非隔离式直流/直流集成式 FET 转换器，支持高频运行并提供 20A 或 30A 电流输出，PMBus 接口用于转换器配置（过流保护、欠压闭锁、软启动、PG、OVP、UVP、OTP、接通或关闭延时），并监视关键参数，其中包括输出电压、电流和一个可选外部温度。

公众号回复“ smbus ”获取“SMBus Specification”协议2024版本下载链接，回复“ pmbus ”获取“PMBus Specification”协议1.3.1版本下载链接。

05、SVID和SVI2协议

在 Intel 平台中，电源管理(Power Management Integrated Circuit, PMIC) 通讯协定从 VR12 开始一改过去以 Parallel 传输模式，调整为 Serial 传输。

SVID 是一个三线（clock， data， alert #）串行同步接口，用于在主设备（通常是微处理器/CPU或片上系统）和从设备（通常是稳压器控制器VR）之间传输电源管理信息。

该链接在一个主设备和多个从设备之间。SVID 工作电压 Vtt=1.0-1.1V（上拉到由CPU输出的1.05V），Clock 速度约 26.25MHz（推荐LA采样带宽至少100MHz或200MHz）。

上图所示，在仅有示波器的情况下，可以通过示波器解码SVID协议，这个比较困难。

上图所示，可以使用Acute逻辑分析仪LA抓取SVID协议，该软件可以解码出每条命令。

上图所示，这是由Acute逻辑分析仪LA解码出来的SVID协议导出excel表格形式，主要是方便查看，直接使用excel打开即可，不依赖Acute软件。

SVID是Intel用于电源管理的串行通信协议。SVI2（Serial Voltage Identification 2）协议是AMD用于电源管理的串行通信协议。这二者相对来说，属于私有协议，只在Intel或AMD有合作的厂商可以使用。

06、小结

无论是I2C/SPI还是SMBus/PMBus，无论是Intel SVID协议还是AMD SVI2协议，本质都是用于电源管理的串行通信协议，有一整套规范的硬件电气层、软件寄存器REG和命令Command等，实现主机Master对从机Slave的管理，所谓“大道至简”；只是它们的侧重点不同，适合不同的主从机或器件。

I2C/SPI/SMBus/PMBus是公有协议，应该是所有厂商都可以使用。而SVID/SVI2属于私有协议，只在Intel或AMD有合作的厂商可以使用。