確保物聯網的計算能力適用于應用處理器的高效電源

作者：時間：2020-04-09 來源：電子產品世界

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我們的地球將變得更加智能：在日常生活中，越來越多的產品搭載電子處理器憑借這些器件的性能，我們的生活變得更加輕松。那么，我們應如何通過更好、更有效的方式為眾多處理器供電呢？

本文引用地址：http://cqxgywz.com/article/202004/411856.htm

我們的地球將變得更加智能：在日常生活中，越來越多的產品搭載電子處理器憑借這些器件的性能，我們的生活變得更加輕松。那么，我們應如何通過更好、更有效的方式為眾多處理器供電呢？

物聯網、智能家居、智能城市...很長一段時間內，許多人認為這都是空想。然而，毋庸置疑，越來越多的具體應用場景已經走進我們的生活，或者將在我們的日常工作中鋒芒畢露。

物聯網和相關主題的關鍵在于連接性：不管是家用恒溫器還是汽車，各種設備都相互連接，而且彼此通信或與云端通信。數據吞吐量和傳輸速率的提高意味著我們需要新技術，比如 5G 等。此外，我們不能忘記另一個事實：如果計算能力不夠，那么設備的功能以及連接性就無法實現。

正確的處理器

如今，設備必須搭載應用處理器才能實現更多功能。連接云端或其他設備是其任務之一，但是與用戶通信尤其需要較強的算力：高質量的視頻、 2D 和 3D 圖形以及語音控制都需要采用更先進的處理器。

NXP ^? Semiconductors （以下簡稱“ 恩智浦公司”） i.MX 8M Mini 系列就是這種處理器。為了獲得更合適的指令瓦數，恩智浦公司 i.MX 8M Mini 集成了多達四個 1.8GHz 的 Arm^? Cortex^? A53 內核，以及一個 400MHz 的 Arm Cortex M4 。

i.MX 8M Mini

系列支持 1080p 視頻處理、 2D/3D 圖形、高級音頻功能和各種高速接口。這使得它們成為各種消費應用和工業應用的理想選擇。

電源

僅選擇適當的處理器是不夠的。您還必須為這些器件提供電源。電源設計通常是一項具有挑戰性的任務：處理器需要各種不同的高精度電源電壓，這些電源電壓全都必須經過精確排序才能啟動或關閉處理器。此外，存儲器和各種外圍器件也需要電源。當然，您可以使用許多單個穩壓器，然而，電路板的空間通常非常有限而且器件的上電順序可能非常復雜。

顯然，此問題的解決方案就是使用電源管理IC （PMIC）。適當的 PMIC 能夠在很小的空間內整合各種電源，減少所需的外部組件數量，為功能豐富的應用提供更多輔助功能，并且集成了電源排序功能。與單個穩壓器加控制邏輯相比， PMIC 是一種效率更高的解決方案。

為了充分利用 PMIC 的優勢，我們得針對相應的處理器進行定制。比如，羅姆的全新 BD71847AMWV 就針對恩智浦公司的i.MX 8M mini 應用處理器進行了優化。

圖 1

羅姆的解決方案

該 PMIC 集成了 i.MX 8M mini 應用處理器、 DDR 存儲器和常見系統 I/O 所需的所有電源：六個 DC/DC 降壓穩壓器，六個LDO 和一個用于 SDXC 卡的 1.8V/3.3V 電源開關。此外，該 PMIC 還配備了一個可支持各種應用場景的可編程電源控制時序器。

客戶可以通過 OTP 配置和或通過軟件對許多工作參數（比如輸出電壓、轉換速率、電源狀態轉換、復位行為等）進行配置。該 PMIC 還具有廣泛的監視和保護電路，這使其性能更加完善。

圖2

這些功能全都集成在一個緊湊的 56 腳 7mm x 7mm QFN 封裝中。該引腳布局旨在輕松與恩智浦公司 i.MX 8M mini 處理器以及 DDR 存儲器相連接。由于完全集成的多個降壓穩壓器只需一個輸出電容，因此實現了更小巧的 BOM 。與分立解決方案相比，通過集成所有必需的組件，該 PMIC 的組件減少了約 52% PCB 面積減少了多達 53%（單面貼裝的三類 PCB ）。如果是雙面貼裝電路板面積可降至 300mm ² 以下。該 PMIC 的輸入電壓范圍為 2.7V 到 5.5V ，且可支持多種電源電壓，比如單節鋰離子電池、 USB輸入和電源等等。

BD71847AMWV 具備為整個系統供電的能力，其內置的六個完整 DC DC 降壓轉換器可提供 16.5A 的電流，六個 LDO 可提供超過 1.1A 的電流。憑借脈沖寬度自動選擇和脈沖頻率調制功能，該芯片可在較寬的輸出電壓和負載范圍內實現高效功率轉換。各種降壓穩壓器均使用集成電源開關，開關頻率為 2MHz/1.5MHz ，因此可以使用薄型電感。其輸出電壓可以在很寬的范圍內進行編程，并且兩個降壓穩壓器均采用現代 SoC 要求的動態電壓縮放（ DVS ）工作方式，以實現處理器更出色的單任務能耗性能。經過優化，該芯片的電源架構允許 LDO 穩壓器以同類更優異的總效率提供能量，從而實現最長的工作時間和更優異的散熱性能表現。各種 LDO 穩壓器均具有可編程輸出電壓，并可提供 300mA 的電流輸出能力。

BD71847AMWV 還集成了一個可配置的電源時序器，可對其 12 個開關穩壓器線性穩壓器的啟動時序進行編程，包括根據SoC 的要求調節其輸出電壓。處理器的電源模式轉換通過握手 I/O 接口和可編程電源按鈕觸發。器件中多功能單刀開關電源按鈕的行為可通過 I 2 C 接口在廣泛的范圍內進行編程。該接口的輸入耐壓范圍較寬，不需要電平轉換器。該接口還可用于修改電氣性能，比如輸出電壓、 DVS 斜率（如適用）、工作模式等。為確保系統安全，該 PMIC 還包含一個 32.768kHz 晶振驅動器和一個看門狗定時器。

羅姆還提供了一個開發環境，以幫助用戶輕松評估 BD71847AMWV 。恩智浦公司 i.MX 8M mini 評估套件中已嵌入電源管理 IC BD71847AMWV 相應的驅動器也已集成到評估套件的板級支持包中。