1. 電源装置のI/Oインターフェースおよび拡張機能
電源装置のI/Oインターフェースは、システムに対して重要な制御、信号送信、および通信機能を提供します。AC入力インターフェースは、交流（AC）または直流（DC）電力を受け取る役割を担っています。整流と変換後、出力インターフェースは安定したDC電力を供給し、さまざまな機器の要求を満たします。
I/O接続は、顧客のニーズに基づいてカスタマイズ可能で、IEC規格のソケット、ネジ端子、JST、JWT、WST、TKPなどのブランドコネクタを含むさまざまなオプションがあります。Tiger Powerは、さまざまな運用環境に柔軟に対応するために、独自のコネクタやケーブルを設計することもできます。
基本的な入力および出力の電力変換に加えて、電源装置は以下のような複数の拡張機能を提供できます：
(1) Power Good信号：
この一方向信号は、電源装置の動作状態をマザーボードに伝えます。これにより、システムは電源が安定して動作しているかどうかを監視でき、接続された機器の信頼性が向上します。
(2) 標準PMBus双方向通信：
このプロトコルは、電源装置とホストシステム間の相互作用を可能にし、マザーボードが電圧、電流、温度などのリアルタイムの動作データを取得できるようにします。また、警告および制御機能を提供し、精密な電力管理と監視を実現します。この機能は、特にサーバー、データセンター、および産業オートメーション機器に適しています。
(3) 接続ポートオプション：
Tiger Powerは、顧客の要求に基づいてカスタマイズされたソリューションを開発でき、ゴールドフィンガー、さまざまなピンコネクタ、または独自の端子およびケーブルを提供し、さまざまなアプリケーションニーズに柔軟に対応します。
電源装置インターフェースの図解
2. Power Good信号（PG信号）とは？
Power Good信号、またはPower Good（PG信号）やPower OK信号（PW OK信号）としても知られるこの信号は、一方向の状態信号です。主に電源装置がマザーボードに対して電源が準備完了であることを通知するために使用され、すべての出力電圧が正常範囲内であることを保証し、システムの安定した起動と動作を確保します。
(1) Power Good信号端子の紹介
Power Good信号端子は、PG信号（またはPW OK信号）を出力するために設計された電源装置の重要なインターフェースです。その設計は、異なるアプリケーションのニーズに応じて異なります：
A. 単独端子出力：
基本的なI/O端子に加えて、Power Good信号は、マザーボードへの接続を簡単かつ明確にするために単独の出力として設計されることがあります。
B. ゴールドフィンガーまたはリボンケーブル出力：
サーバー用電源装置（例：CRPS）や産業オートメーションアプリケーションでは、PG信号はゴールドフィンガーやリボンケーブルを通じて出力されることがよくあります。専用のピン（通常、DC_GOODまたはPWOKとラベル付けされている）が、マザーボードや他のシステムとの互換性と認識性を確保します。
(2) PG信号の動作原理
PG信号は以下のように動作します：すべての出力電圧が安定し、事前定義された基準を満たすと、信号は低電圧から高電圧に切り替わります。
A. 高電圧：
安定した電力出力と準備完了を示します。
B. 低電圧：
停電、部品の劣化、または不安定な入力電圧など、異常の可能性を示唆します。
C. 回復：
異常状態が解消されると、電源装置は安定した出力を復元し、PG信号を再生成してマザーボードに送信し、システムの再起動準備が整ったことを通知します。マザーボードはPG信号の状態（高/低電圧）を監視し、電源装置の状態を判断してシステムの安定性を確保します。
(3) PG信号のカスタマイズ
Tiger Powerは、顧客の要求に基づき、特定の条件下でPG信号の電圧閾値、論理設定、または動作モードをカスタマイズできます。例えば：
A. 低電圧が正常動作を示す。
B. 高電圧が異常なシステム状態を示す。
C. 多様なアプリケーションニーズに対応する柔軟な構成。
(4) Vsb（スタンバイ電力）
一部の電源装置は、Vsb（スタンバイ電力）電圧を含む複数の出力電圧を提供し、コンピュータ、サーバー、または中高級機器で広く使用されます：
A. 電源が接続されると、Vsbはマザーボードに最小限の電流を継続的に供給します。
B. 機器が電源オンであるかどうかに関係なく、この電圧はマザーボードの起動および基本的な動作に必要な初期電力を提供します。
(5) PG信号とVsbの連携
実際のアプリケーションでは、PG信号とVsbはしばしば連携して動作します。電源装置は、Vsbを使用してマザーボードに初期電力を供給し、出力電圧が安定していることを確認した後、PG信号を送信します。
A. 機器が正常に動作できない場合、マザーボードは電源装置に他の電力出力を停止するよう信号を送り、機器を電力関連の損傷から保護します。
B. マザーボードが準備完了を通知すると、電源装置は出力を再開し、運用の信頼性を確保します。
(6) Power Good信号とアラーム遅延タイミング
A. 出力電圧（Vo）：
電力出力は、電圧が定格値の90%〜95%に達したときに安定していると見なされます。
B. Power Good信号（PG信号）：
Voが安定範囲内（≥90%〜95%）にあるとき、PG信号は「正常」を示します。Voがこの範囲を下回ると、「異常」を示します。
C. PG信号遅延時間：
Voが安定した後（約90%〜95%の定格値）、システムは0.1〜0.5秒待機してからPG信号をアクティブにし、一時的な変動による誤警報を防ぎます。この+5V信号は、安定した電力出力と内部自己診断の成功を示します。
D. 停電アラーム時間：
電力診断機能は、出力電圧と安定性を継続的に監視します。停電、部品の劣化、または異常な入力電力による不安定または故障の場合、システムは少なくとも1ミリ秒前にPG信号をキャンセルし、マザーボードに保護措置を取るよう通知し、機器の損傷を防ぎます。
Power Good信号タイミング図
3. PMBus（Power Management Bus）とは？
Power Management Bus（PMBus®）は、デジタル信号を通じてデータ通信を可能にするオープン標準のデジタル電力管理プロトコルです。電圧、電流、温度、電力などの主要なパラメータを伝送し、すべての電力関連コンポーネントの効率的な調整を確保します。
(1) PMBus®の特徴と利点：
A. 電力アプリケーション向けに設計：
入力/出力電圧、電流、電力、温度などの電力状態を監視および制御するための標準化されたコマンドセットを提供します。
B. 双方向通信：
ホストと電源装置間の相互作用をサポートし、リアルタイムでの監視およびパラメータ調整を可能にします。
C. プラグアンドプレイ互換性：
統一されたコマンド構造により、異なるブランドやプラットフォーム間での統合が簡素化されます。
D. 動的調整機能：
出力電圧設定や電流制限など、動的なパラメータ調整を可能にします。
(2) 動作メカニズム：
A. SMBus（I²C）を基盤としたハードウェアプロトコルを利用し、伝送速度は最大100kHzまたは400kHzです。
B. 同一バス上で複数のデバイスが共有できるため、複数出力電源装置や複数の電源モジュールを統合するシステムに適しています。
(3) アプリケーション：
A. 高度なサーバー電力管理。
B. 精密な電力調整が必要なデータセンターの電力システム。
C. 産業オートメーション機器の電力監視。
PMBusの名称およびロゴは、SMIF, Inc.の商標です。
4. PMBus®データ交換および機能概要
Power Management Bus（PMBus®）標準は、SCLおよびSDAの2本のラインを使用して双方向データ交換を可能にし、電源装置とマザーボードシステム間の通信を促進します。
SCL（シリアルクロックライン）：電源装置とマザーボードシステム間の信号同期を担当するクロック信号ライン。
SDA（シリアルデータライン）：双方向データ転送を担当するデータ伝送ラインで、SCLのタイミングに基づいて正確なデータ送受信を保証します。
これら2本のラインは連携して動作し、SCLがタイミングを制御することで、SDAでの正確なデータ伝送が保証されます。この伝送方式により、PMBusプロトコルは電源装置とマザーボードシステム間で効率的な双方向通信と調整を実現します。
以下はPMBusの主な機能です：
(1) 電力状態の監視：
A. 電圧および電流：
マザーボードシステムは、電源装置の入力および出力電圧と電流を監視し、安定した動作を確保します。これには、電源の安定性やデバイスの電力消費の確認も含まれます。
B. 内部温度：
マザーボードシステムは、電源装置の内部温度を監視し、過熱を防止します。温度が安全範囲を超えると、PMBusは警告を発するか、保護機構を作動させます。
C. ファンスピード：
マザーボードシステムは、冷却ファンの回転速度を監視し、適切な熱放散を確保します。ファンスピードに異常がある場合や故障が発生した場合、マザーボードシステムはアラートを発します。
(2) 診断およびアラート：
A. エラー表示：
電源装置は、過負荷、過電圧、低電圧、過電流、ファン故障、過温度などの状況で、PMBusを介してマザーボードシステムにエラーや警告メッセージを送信できます。
B. リアルタイムアラート：
電源装置は、SMBus_ALERTまたはSMBAlertピンを使用して、マザーボードシステムにアラート信号を送信し、適切な対策を促します。
(3) 制御機能：
A. 電源スイッチ：
マザーボードシステムは、PSONピンまたはPSKILLピンとの組み合わせを通じて、電源装置のオン/オフ状態をリモートで制御できます。これにより、手動操作が不要になります。
B. ファンスピード調整：
マザーボードシステムの要求に基づき、ファンスピードを自動的に調整して冷却効率を向上させたり、騒音を低減させたりします。
(4) ロギングおよびトラッキング：
A. 履歴データ：
運転パラメータ（例：電力消費、温度）を記録し、パフォーマンス分析やトラブルシューティングに役立てます。
B. シリアル番号およびモデル情報：
デバイスの基本情報を提供し、保守や管理を容易にします。
(5) 複数電源管理：
A. A0 / A1アドレッシング：
A0およびA1アドレスピンを使用して異なる電源装置を区別し、マザーボードシステムによる正確な識別と管理を確保します。
B. 負荷同期調整：
システムに複数の電源装置を使用する場合、PMBusはそれらの間で負荷分配を調整し、安定した効率的な電力供給を確保します。
マザーボードシステムと電源装置間の通信配線図（1）
5. 他の電源管理機能の紹介
(1) PRESENT（またはPresence, GND）信号
この信号は、マルチ電源システムで主に使用され、マザーボードシステムが現在インストールされている電源モジュールを識別するのに役立ちます。マザーボードシステムに物理的に電源が接続されているかを通知し、安全性と信頼性を確保します。電源がマザーボードシステムに挿入されると、PRESENT信号がホストに通知を送り、「この電源が設置された」ことを示します。電源が取り外されると、ホストは信号を受信しなくなり、デバイスが切断されたことを認識します。
(2) +12VRS+ および +12VRS- 信号
この一対のリモートセンス信号は、主出力電圧（+12V）を監視し、配線抵抗による電圧降下（IRドロップ）を補償します。これらの信号を使用して、電源装置は動的に出力を調整し、負荷側が安定して+12Vを維持するようにします。これにより、機器の安定した運用がさらに確保されます。
A. IRドロップ補償：
電源装置は、+12VRS+ および +12VRS- 信号に基づいて負荷側での実際の電圧を測定し、降下分を補償するために動的に出力電圧を調整します。最大500mVまで補償可能です。
B. 信号測定：
+12VRS+：負荷側での正電圧（+12V）を測定します。
+12VRS-：負荷側での接地電圧（GND）を測定します。
(3) +12VLS 信号
この信号は主に複数の電源間で負荷分散を均等に行い、特定の電源が過負荷になるのを防ぐために使用されます。+12VLS信号は、サーバーやデータセンターのような複数電源が協調動作するシステムで広く使用されています。ホストシステムは、この信号の電圧値を読み取ることでシステム負荷を大まかに評価できます。この機能は、複数電源間の負荷分散を調整するだけでなく、電源状態を監視するための基準も提供し、システムの安定性と運用効率を向上させます。
A. 負荷分散：
2つ以上の電源が並列動作する場合、+12VLS信号はそれらが負荷を比例的かつ公平に分担するのを助けます。
B. 信号特性：
+12VLSはアナログ出力信号で、電源の負荷割合に対応する電圧を出力します。負荷割合と+12VLS信号の関係は以下の通りです：
25%負荷：+12VLSは約2Vを出力します。
50%負荷：+12VLSは約4Vを出力します。
100%負荷：+12VLSは約8Vを出力します。
(4) Smart_on（またはC_R）信号
Smart_on（またはC_R）信号は、+12VLS信号と連携して、システム負荷が低い場合に冗長電源を低消費電力のコールドスタンバイ状態に切り替えることができます。この機能により、必要な電源のみがシステム運用をサポートするために動作し、その他は待機モードに入ります。これにより、エネルギー消費を効果的に削減し、電源の寿命を延ばすことができます。この機能は、サーバーやデータセンターのようなマルチ電源の協調運用が求められる環境に特に適しています。
