確保物聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算能力適用于應(yīng)用處理器的高效電源

我們的地球?qū)⒆兊酶又悄?/span>：在日常生活中，越來(lái)越多的產(chǎn)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(yīng)如何通過(guò)更好 、更有效的方式為眾多處理器供電呢？

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物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、智能城市...很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，許多人認(rèn)為這都是空想。然而，毋庸置疑，越來(lái)越多的具體應(yīng)用場(chǎng)景已經(jīng)走進(jìn)我們的生活，或者將在我們的日常工作中鋒芒畢露。

物聯(lián)網(wǎng)和相關(guān)主題的關(guān)鍵在于連接性：不管是家用恒溫器還是汽車(chē)， 各種設(shè)備都相互連接，而且彼此通信或與云端通信。數(shù)據(jù)吞吐量和傳輸速率的提高意味著我們需要新技術(shù)，比如 5G 等。此外 ，我們不能忘記另一個(gè)事實(shí)：如果計(jì)算能力不夠，那么設(shè)備的功能以及連接性就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

正確的處理器

如今，設(shè)備必須搭載應(yīng)用處理器才能實(shí)現(xiàn)更多功能。連接云端或其他設(shè)備是其任務(wù)之一，但是與用戶(hù)通信尤其需要較強(qiáng)的算力：高質(zhì)量的視頻、 2D 和 3D 圖形以及語(yǔ)音控制都需要采用更先進(jìn)的處理器。

NXP ^? Semiconductors （以下簡(jiǎn)稱(chēng)“ 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(shù)，恩智浦公司 i.MX 8M Mini 集成了多達(dá)四個(gè) 1.8GHz 的 Arm^? Cortex^? A53 內(nèi)核，以及一個(gè) 400MHz 的 Arm Cortex M4 。

i.MX 8M Mini

系列支持 1080p 視頻處理、 2D/3D 圖形、高級(jí)音頻功能和各種高速接口。這使得它們成為各種消費(fèi)應(yīng)用和工業(yè)應(yīng)用的理想選擇。

電源

僅選擇適當(dāng)?shù)奶幚砥魇遣粔虻摹Ｄ€必須為這些器件提供電源。電源設(shè)計(jì)通常是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)：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(jīng)過(guò)精確排序才能啟動(dòng)或關(guān)閉處理器。此外，存儲(chǔ)器和 各種 外圍器件也需要電源。當(dāng)然，您可以使用許多單個(gè)穩(wěn)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(fù)雜。

顯然，此問(wèn)題的解決方案就是使用電源管理IC （PMIC）。適當(dāng)?shù)?PMIC 能夠在很小的空間內(nèi)整合各種電源，減少所需的外部組件數(shù)量，為功能豐富的應(yīng)用提供更多輔助功能，并且集成了電源排序功能。與單個(gè)穩(wěn)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(yōu)勢(shì)，我們得針對(duì)相應(yīng)的處理器進(jìn)行定制。比如，羅姆的全新 BD71847AMWV 就針對(duì) 恩智浦公司 的i.MX 8M mini 應(yīng)用處理 器進(jìn)行了優(yōu)化。

圖 1

羅姆的解決方案

該 PMIC 集成了 i.MX 8M mini 應(yīng)用處理器、 DDR 存儲(chǔ)器和常見(jiàn)系統(tǒng) I/O 所需的所有電源：六個(gè) DC/DC 降壓穩(wěn)壓器，六個(gè)LDO 和一個(gè)用于 SDXC 卡的 1.8V/3.3V 電源開(kāi)關(guān)。此外，該 PMIC 還配備了一個(gè)可支持各種應(yīng)用場(chǎng)景的可編程電源控制時(shí)序器。

客戶(hù)可以通過(guò) OTP 配置和 或通過(guò)軟件對(duì)許多工作參數(shù)（比如輸出電壓、轉(zhuǎn)換速率、電源狀態(tài)轉(zhuǎn)換、復(fù)位行為等）進(jìn)行配置。該 PMIC 還具有廣泛的監(jiān)視和保護(hù)電路，這使其性能更加完善。

圖2

這些功能全都集成在一個(gè)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(chǔ)器相連接。 由于完全集成的多個(gè)降壓穩(wěn)壓器只需一個(gè)輸出電容，因此實(shí)現(xiàn)了更小巧的 BOM 。 與分立解決方案相比，通過(guò)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(dá) 53%（單面 貼 裝的三類(lèi) 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(jié)鋰離子電池、 USB輸入和電源等等。

BD71847AMWV 具備為整個(gè)系統(tǒng)供電的能力，其 內(nèi)置 的六個(gè)完整 DC DC 降壓轉(zhuǎn)換器可提供 16.5A 的電流，六個(gè) LDO 可提供超過(guò) 1.1A 的電流。憑借脈沖寬度自動(dòng)選擇和脈沖頻率調(diào)制功能，該芯片可在較寬的輸出電壓和負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效功率轉(zhuǎn)換。各種 降壓穩(wěn)壓器均使用集成電源開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)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(nèi)進(jìn)行編程，并且兩個(gè)降壓穩(wěn)壓器均采用現(xiàn)代 SoC 要求的動(dòng)態(tài)電壓縮放（ DVS ）工作方式，以實(shí)現(xiàn)處理器 更出色 的單任務(wù)能耗性能。經(jīng)過(guò)優(yōu)化，該芯片的電源架構(gòu)允許 LDO 穩(wěn)壓器以同類(lèi) 更優(yōu)異 的總效率提供能量，從而實(shí)現(xiàn)最長(zhǎng)的工作時(shí)間和更優(yōu)異的散熱性能表現(xiàn)。 各種 LDO 穩(wěn)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(gè)可配置的電源時(shí)序器，可對(duì) 其 12 個(gè)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器 線性穩(wěn)壓器的啟動(dòng)時(shí)序進(jìn)行編程，包括根據(jù)SoC 的要求調(diào)節(jié)其輸出電壓。處理器的電源模式轉(zhuǎn)換通過(guò) 握手 I/O 接口和可編程電源按鈕觸發(fā)。器件中多功能單刀開(kāi)關(guān)電源按鈕的行為可通過(guò) I 2 C 接口在廣泛的范圍內(nèi)進(jìn)行編程。該接口 的 輸入 耐壓 范圍較寬 ，不需要電平轉(zhuǎn)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(tǒng)安全，該 PMIC 還包含一個(gè) 32.768kHz 晶振驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器。

羅姆還提供了一個(gè)開(kāi)發(fā)環(huán)境，以幫助用戶(hù)輕松評(píng)估 BD71847AMWV 。恩智浦 公司 i.MX 8M mini 評(píng)估套件中已嵌入電源管理 IC BD71847AMWV 相應(yīng)的 驅(qū)動(dòng)器 也 已集成到評(píng)估套件的板級(jí)支持包中。

圖 3

功能特點(diǎn)：

-   輸入電壓范圍： 2.7V 至 5.5V

-   6 個(gè)可編程快速開(kāi)關(guān) DC/DC 降壓轉(zhuǎn)換器

-   6 個(gè)通用 LDO

-   用于高速 SDXC 卡的 1.8V/3.3v 電源多路復(fù)用器

-   低成本 BOM 同時(shí)解決元件容差、偏置和熱 劣化 以及老化等問(wèn)題

-   可實(shí)現(xiàn) 更 低功耗、改良工作時(shí)間和 更優(yōu)異 散熱性能的優(yōu)化電源架構(gòu)

-   OTP 可配置、軟件可編程電源控制時(shí)序器

-   與 i.MX 8M Mini 兼容的電源控制硬件邊帶信令

-   單刀多功能電壓按鈕功能

-   32.768kHz 晶振驅(qū)動(dòng)器

-   廣泛的保護(hù)功能（軟啟動(dòng)、電源軌錯(cuò)誤檢測(cè)、過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)等）

-   電源電壓容限 I2C I/F （最大 1 MHz）

說(shuō)明：

圖1：羅姆：羅姆全新全新PMICPMIC為恩智浦為恩智浦公司公司i.MX 8M minii.MX 8M mini處理器提供處理器提供更出色的更出色的供電方式供電方式

圖2：BD71847AMWVBD71847AMWV在單個(gè)芯片上集成了系統(tǒng)所需的在單個(gè)芯片上集成了系統(tǒng)所需的各種各種電源電源

圖3：恩智浦：恩智浦公司公司i.MX 8M minii.MX 8M mini評(píng)估套件中評(píng)估套件中已嵌入已嵌入電源管理電源管理IC BD71847AMWVIC BD71847AMWV