0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

为满足现代更加复杂的系统需求,Qorvo开发了新解决方案

海阔天空的专栏 来源:Qorvo 作者:Qorvo 2022-05-20 17:33 次阅读
加入交流群
微信小助手二维码

扫码添加小助手

加入工程师交流群

现今的电源管理 IC 将多轨降压、升压和 LDO 稳压功能与每个电轨的参数,以及与其他电轨间交互的复杂可配置能力整合在一起。

图片

经验丰富的电路设计人员都清楚,稳定、准确、高效的直流 (DC) 供电轨是实现系统可靠、一致运行的必要条件。通常由 DC/DC 开关稳压器转换器)和低压降稳压器 (LDO) 组合提供各种电压,每一个稳压器都与其所支持的电轨的特定电压、电流、精度、噪声、瞬态响应以及其他需求相匹配。

与此同时,设计人员还清楚,即使单独适用,一组独立的 DC 电轨也不足以满足当今设计的复杂要求。从系统角度来说,在相邻的物理位置使用 4 个、6 个或更多个 DC 电轨并不罕见。由于使用了大量电轨,单独以及按组管理这些电轨至关重要,以便确保满足定时、时序及相互关系的需求(图 1)。

图片

图 1:当今的系统使用由升压、降压和 LDO 稳压器提供的多个直流电轨阵列,虽然它们有独立的输出,但操作需要配置,而且输出在一定程度上也必须根据应用的特定需求进行协调。

这时,电源管理集成电路 (PMIC) 就要发挥重要作用。顾名思义,这个组件管理着多个电轨,并编排电轨之间的交互,以满足系统的特定需求。尽管早一代的 PMIC 主要管理其他 DC/DC 稳压器,但当今的 PMIC 则与多个开关转换器和 LDO 集成在同一封装内。当然,这种集成具有许多显著的优势,包括缩小整体尺寸、减少所需无源组件以及实现各种电轨之间紧密的功能联系。此外,最新一代 PMIC 在设计方面还具有高度可配置性,以便根据其所驱动系统的优先级调整操作。

应用推动 PMIC 的需求

每个电子产品都有一个电源以及一个或多个 DC 电轨。尽管许多应用在一定程度上具有类似的优先级,但优先级的排序及其相对权重决定了这些应用的差异。就单个 DC 电轨管理以及这些电轨之间的关系、定时和操作要求而言,不存在同时满足所有情况的最优 PMIC 解决方案。

例如,用于传感和驱动的物联网 (IoT) 设备可能处于近乎连续的上电状态,位于远程位置,使用电池供电或者使用某种形式的能量采集设备供电。由于给定设施(办公室、工厂)的多个物联网 (IoT) 设备都位于远程位置,因此确保长期的性能一致性至关重要。相比之下,对于消费类电子产品,这主要涉及最大化运行时间和电池使用寿命,以及采用小型封装,但超小型封装可能不太易用。对于可穿戴设备,优先考虑因素包括低静态电流、高效率和超紧凑的外形。

因此,良好的 PMIC 首先需具备一组满足应用需求的降压、升压和 LDO 转换器。对于更高级的情况和更高性能,如果 PMIC 可以提供 DC 轨道,并允许设计人员定制 PMIC 的性能细节,以匹配应用的优先级,那么设计人员可从中受益。这些 PMIC 也面临难免要做出取舍决策的设计现实。评估和解决这些冲突是设计人员面临的固有挑战。

图片

图 2:Qorvo ACT81460 是一款集成度高的低功耗多轨 PMIC,无需任何外部有源元件即可工作。

从基本的可配置 PMIC 开始

即使是基本的 PMIC 也可以提供增强系统性能和简化设计的功能和特性。例如,Qorvo ACT81460 的输入电压范围为 2.7V 至 5.8V,并且包含 1 个线性电池充电器、4 个带集成功率场效应晶体管 (FET) 的 DC/DC 转换器、3 个 LDO 和 3 个负载开关()。其中 2 个 DC/DC 转换器为降压稳压器,1 个为升压/降压稳压器,而第 4 个为高压升压稳压器(能够提供高达 20V 电压)。每个稳压器都可通过其 I2C 接口配置较宽范围的输出电压。

此类 PMIC 不仅可以实现高度集成,还具有可配置的电源时序组合、启动定时、输出电压设置、故障监测、中断控制、可编程 GPIO 选项等诸多特性。通过 I2C 接口,可使用固件进一步调整预先配置的出厂默认配置设置。

3 个负载开关形成了一个有趣的附加功能。可使用其打开或关闭供电轨,为可关闭的系统负载创建一个功率孤岛。无需使用这些负载时,可最大程度地降低功耗。此外,每个负载开关都可整合到 PMIC 的启动时序中,同时支持可编程的打开和关闭延迟时间。ACT81460 还可通过 20V 输入电压阻断能力和启动时涌浪电流控制的组合,处理热插拔事件。

对于更高级的情况和更高性能,如果 PMIC 可以提供 DC 轨道,并允许设计人员定制 PMIC 的性能细节,以匹配应用的优先级,那么设计人员可从中受益。

进一步优化高级 PMIC

为满足当今系统更复杂的需求,PMIC 必须加大其输出范围,提升其原始 DC 性能,改进其附加功能,并提高用户定义的灵活性。此外,它们必须将这些增强与更高级别的功能集成整合在一起,以减少电源管理功能的总占用面积。

了解到这一挑战后,Qorvo 开发了一系列高度集成的可配置创新电源 (CiPS™) 解决方案,作为一种智能片上系统 (SoC),通过消除大多数外部元件精简设计流程和最终设计硬件。该解决方案最终提高了设计效率和灵活性,大大缩小了占用面积,降低了物料清单 (BOM) 中的成本,提高了系统性能和可靠性,并缩短了上市时间。

ActiveCiPS™系列中的每个设备都可以通过 I2C 接口或非易失性配置矩阵进行配置。

可根据应用进行调整的诸多参数包括:

输出电压电平。

上电/关断时序

时序开关延迟时间

GPIO 配置:软/硬复位、中断、面向外部供电轨的可配置时序/控制、LED 散热器

不断变化的 IC UVLO 和 OVLO 阈值

调整 DVS 配置设置

设置交换机 Fsw

LDO1 模式设置 — LDO/负载开关

多个睡眠模式

例如:ACT88329 PMIC 具有 4 个使用集成功率 FET 的 DC/DC 降压转换器(其中 1 个具有旁路功能),以及 2 个 LDO;每个稳压器都可以配置较宽范围的输出电压(图 3)。此外,还可通过 I2C 接口配置(甚至重新配置)其他功能,如启动时间、系统级时序、开关频率、睡眠模式和工作模式,且无需更改电路板。ActiveCiPS™ PMIC 用户希望通过 USB-to-I2C 电子狗和 GUI 快速建立甚至更改其设计设置,以优化其特定设计的性能,而简易可配置性是其中的一个关键因素(图 4)。

图片

图3:Qorvo ACT88329 PMIC 支持配置关键稳压器功能、时序、开关频率以及其他工作模式,以优化系统级性能。

图片

图 4:设计人员可以使用各种参数配置来评估性能,然后使用 Qorvo 提供的 GUI 和连接到 ACTIVECiPS™ PMIC 的 PC 轻松地进行重新配置,以实现性能优化。

这款小巧的 36 引脚 WLCSP 封装 (2.7mm x 3 mm) 设备结合了高集成度和 I2C 可配置性,使整体解决方案的占地面积约为分立式替代解决方案的三分之一,并大大减少了 BOM(图 5)。

图片

图 5:使用 ActiveCiPS™ PMIC 系列设备的另一个好处就是高度集成,占用面积远小于功能类似的分立式方案。

评估套件,GUI 整合一切

将可配置设备融入设计会引发两个相关问题。对于固定功能的设备,仅数据表即可定义操作参数和包络,但设计人员必须确定最佳设置,然后在这种情况下实现可配置设备的这些值。为简化此流程,Qorvo 为其 ActiveCiPS™ PMIC 系列提供了评估套件和编程电子狗。其中包括设置、调整和评估 PMIC 在给定应用中的性能所需的所有硬件、软件以及钩子。

以 ACT88329 PMIC 及其评估套件为例。这款采用 30 引脚 WLCSP 封装的 2.18mm x 2.58 mm 设备经过优化,不仅适用于固态硬盘 (SSD) 和现场可编程栅极阵列 (FPGA) 应用,还非常适合视频处理器、FPGA、可穿戴设备、外设以及微控制器图 6)。

图片

图 6:您可以借助 ActiveCiPS TM 电子狗调试您的设计,并现场更改板上的 PMIC 默认设置。

ACT88329 包括 3 个使用集成功率 FET 的 DC/DC 降压转换器和 2 个 LDO。Buck1 和 LDO1 可配置为负载开关。Buck1 是峰值电流模式的固定频率 DC/DC 降压转换器,并且针对接近输入电压的输出电压进行了优化。可将开关频率设置为 1.125MHz 或 2.25MHz,并且只需三个小元件即可工作。Buck2 和 Buck3 采用异步恒定导通时间控制架构,可使用较小的输出电容优化负载瞬态响应。两个 LDO 都只需要使用小型陶瓷电容。

配置这款灵活的多功能设备涉及检查和表征多个参数。

配置这款灵活的多功能设备涉及检查和表征多个参数。使用相应的 ACT88329EVK1-101 评估套件可大大简化这项任务(图 7)。使用该套件只需要几个标准的工程项目。(如果您没有电子负载,则功率水平足够低(大约几十瓦),可以使用传统的电阻负载,但电子负载更具多功能性)。以下是所需的一切:

随附的 USB-to-I2C“电子狗”

电源(满功率运行时为3.3V/4A)

示波器(100MHz,双通道)

电子或电阻负载(3A 最小电流能力)

数字万用表 (DMM)

Windows 兼容计算机,带有可用的 USB 端口

图片

图7:使用 ACT88329EVK1-101 评估套件来运用 ACT88329 PMIC 需要标准的工作台仪表以及套件随附的 USB-to-I2C 接口电子狗。

基于 PC 的 GUI 以基本模式开始,用户可轻松更改 1 个或多个 IC 设置(图 8)。

图片

图 8:Qorvo 提供的基于 PC 的 GUI 配备易于使用的屏幕,比如这个用于开始配置流程的基本屏幕。

基本模式之后就是高级模式,设计人员可查看所有可用的用户可编程选项(图 9)。

图片

图 9:GUI 的后续屏幕可用于更深入地了解可配置选项。

通过使用评估套件布局,设计人员可以设置、评估和修改这些 PMIC 的许多工作参数和模式,如电轨之间的时序(图 10)。该套件还可简化品质因数的测量,如各种条件下的效率,这对满足运行时和散热目标至关重要(图 11)。

图片

图 10:通过使用评估套件和相关仪表,设计人员可以配置、评估和重新配置关键参数,如各种供电轨的相对时序。

图片

图 11:评估套件还简化了重要性能指标的测量,如在不同工作条件下各种 PMIC 电轨的效率,图中所示为 ACT88329 PMIC 的 Buck1 和 Buck2。

如果设计人员想使用该套件作为自己实现方案的起点,EVK 用户指南还提供了完整的原理图、BOM 及其 PC 板的四层布局。

来源:
Qorvo

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • PMIC
    +关注

    关注

    15

    文章

    502

    浏览量

    113253
  • Qorvo
    +关注

    关注

    17

    文章

    741

    浏览量

    80818
收藏 人收藏
加入交流群
微信小助手二维码

扫码添加小助手

加入工程师交流群

    评论

    相关推荐
    热点推荐

    宏展科技非标定制:复杂测试需求精准 “量体裁衣” 的环境试验箱解决方案

    宏展科技非标定制:复杂测试需求精准 “量体裁衣” 的环境试验箱解决方案
    的头像 发表于 04-13 10:59 446次阅读
    宏展科技非标定制:<b class='flag-5'>为</b><b class='flag-5'>复杂</b>测试<b class='flag-5'>需求</b>精准 “量体裁衣” 的环境试验箱<b class='flag-5'>解决方案</b>

    Cyclone V器件:满足多领域需求的FPGA解决方案

    Cyclone V 器件:满足多领域需求的FPGA解决方案 在当今的电子设计领域,FPGA(现场可编程门阵列)凭借其灵活性和高性能,在众多应用中发挥着重要作用。Intel的Cyclone V器件便是
    的头像 发表于 03-29 13:05 278次阅读

    Microchip与现代汽车集团合作打造先进车载网络解决方案

    (SPE)技术的先进车载网络解决方案。此次合作旨在支持开发更高效、可靠且可扩展的车辆架构,满足未来出行不断演进的需求。 高级驾驶员辅助系统
    的头像 发表于 02-24 17:03 1339次阅读

    意法半导体安全系列IC满足现代工业负载管理系统需求

    安全系列集成电路专为满足现代工业负载管理系统的严格需求而设计。
    的头像 发表于 02-10 11:16 723次阅读
    意法半导体安全系列IC<b class='flag-5'>满足</b><b class='flag-5'>现代</b>工业负载管理<b class='flag-5'>系统</b><b class='flag-5'>需求</b>

    Qorvo UWB解决方案助力Algorized实现先进感知技术

    对于许多公司而言,将新颖创意转化为可规模化的成熟市场解决方案,挑战在于找到技术能力、战略协作,以及前瞻性技术的恰当组合。对于专注于人体感知AI的科技公司Algorized来说,通过与Qorvo的紧密合作并借助其先进的超宽带(UWB)解决
    的头像 发表于 12-24 10:41 892次阅读
    <b class='flag-5'>Qorvo</b> UWB<b class='flag-5'>解决方案</b>助力Algorized实现先进感知技术

    Amphenol Warrior Grip与Warrior - Lok系列连接器:现代战士打造的卓越解决方案

    Amphenol Warrior Grip与Warrior - Lok系列连接器:现代战士打造的卓越解决方案 在电子设备日新月异的今天,对于连接器的性能和可靠性要求也越来越高。特别是在军事应用场
    的头像 发表于 12-12 14:15 498次阅读

    PPEC Workbench 平台拓扑全覆盖,满足各类电源开发需求

    电力电子智能化设计平台,以“全拓扑覆盖 + 免代码智能化高效开发 + 生态化协同”核心,电力电子行业数字电源开发提供了一站式拓扑解决方案
    发表于 10-23 11:44

    傲琪人工合成石墨片: 破解智能手机散热困境的创新解决方案

    的突破 傲琪人工合成石墨片针对这些需求提供了全面解决方案。该材料采用先进的高温石墨化工艺制备,形成了高度取向的晶体结构,实现了卓越的面内导热性能。 与传统金属材料相比,石墨片在相同厚度下提供更优的热传导
    发表于 09-13 14:06

    Qorvo亮相IOTE 2025深圳物联网展

    8月27日,全球领先的连接和电源解决方案供应商Qorvo重磅亮相2025 IOTE国际物联网博览会,聚焦 “智能家居、工业、汽车” 三大核心领域,携一系列突破性创新解决方案登场。全方位呈现其在连接与定位技术领域的深厚积累与前沿布
    的头像 发表于 08-28 17:57 1673次阅读

    Qorvo引领更智能的电池驱动系统转型

    从园艺工具到人形机器人,对先进电池管理和电机控制技术的需求正以十年前几乎无人能想象的速度增长。在这一变革的核心,Qorvo已稳固确立其领先地位,各种电压范围内的电池供电系统提供高性能
    的头像 发表于 08-26 15:27 5921次阅读

    港口RTK+蓝牙+UWB融合定位系统解决方案

    蓝牙+UWB融合定位系统凭借多技术协同优势,港口人车定位带来了全新解决方案。 一、港口定位痛点 定位精度不足 港口作业场景复杂,既有开阔的堆场、码头前沿,也有室内仓库、地下通道等区域
    的头像 发表于 07-24 16:12 774次阅读
    港口RTK+蓝牙+UWB融合定位<b class='flag-5'>系统</b><b class='flag-5'>解决方案</b>

    索尼推出针对直播行业的创新解决方案

    近日,索尼正式推出针对直播行业的创新解决方案——索尼电影感直播-“无界商显”方案。该方案集成了索尼的“防眩大师”系列商用显示器、相机和麦克风产品,以及双镜智能(杭州)有限公司(以下简称“双镜智能
    的头像 发表于 07-23 16:08 1303次阅读

    软通动力携手华为云推出AI知识引擎与数据工程融合创新解决方案

    在华为开发者大会2025中,软通动力携手华为云以华为云昇腾AI、盘古大模型、ModelArts等技术底座,全新升级数据治理基线解决方案,正式发布AI知识引擎与数据工程融合创新解决方案
    的头像 发表于 06-28 17:07 1856次阅读

    一体化解决方案Jama Software,如何支持医疗设备开发中的需求管理、风险管理与验证?

    医疗设备开发中的需求管理太复杂?试试一体化解决方案Jama Connect——支持ISO 1497等关键标准的合规认证、FMEA分析、端到端可追溯性与变更管理等。
    的头像 发表于 06-25 11:36 847次阅读
    一体化<b class='flag-5'>解决方案</b>Jama Software,如何支持医疗设备<b class='flag-5'>开发</b>中的<b class='flag-5'>需求</b>管理、风险管理与验证?

    爱立信携手谷歌云推出全新解决方案

    爱立信近日发布全新解决方案Ericsson On-Demand,以SaaS平台模式CSP提供核心网服务。
    的头像 发表于 06-17 09:41 1.5w次阅读