電源管理集成電路（PMIC）在現(xiàn)代電子設(shè)備中至關(guān)重要；其能夠能在單個(gè)IC內(nèi)提供高度集成電源解決方案，包含多個(gè)電源軌和通用輸入輸出（GPIO）接口。PMIC具有體積小、集成度高以及供應(yīng)鏈優(yōu)化的優(yōu)勢(shì)。然而，許多PMIC解決方案無(wú)法在不同應(yīng)用間輕松實(shí)現(xiàn)定制化，因此工程師們?cè)趯⑵湔系皆O(shè)計(jì)中時(shí)常遇到困難。

但現(xiàn)在，已有針對(duì)這一挑戰(zhàn)的解決方案——本文探討了Qorvo的ActiveCiPS PMIC技術(shù)如何在達(dá)成定制化優(yōu)勢(shì)的同時(shí)消除設(shè)計(jì)障礙，這使得單片PMIC成為眾多大眾市場(chǎng)應(yīng)用的理想選擇。

PMIC的前景

電路板設(shè)計(jì)師在處理空間受限系統(tǒng)時(shí)，很快就能認(rèn)識(shí)到PMIC的優(yōu)勢(shì)，尤其是其小巧的體積和豐富的功能集成。從電源軌數(shù)量和電流處理能力方面來(lái)看，找到符合系統(tǒng)電源要求的PMIC通常很簡(jiǎn)單。然而，當(dāng)設(shè)計(jì)師深入研究數(shù)據(jù)手冊(cè)并意識(shí)到所選PMIC的默認(rèn)設(shè)置并不符合其負(fù)載要求時(shí)，挑戰(zhàn)便隨之而來(lái)。在大眾市場(chǎng)中，大多數(shù)PMIC在使用前都需要進(jìn)行定制。

在這個(gè)節(jié)點(diǎn)上，設(shè)計(jì)師必須權(quán)衡分立式方案與PMIC的利弊。但如本文所述，Qorvo PMIC為此提供了解決方案。表1進(jìn)行了一個(gè)高層次的對(duì)比，顯示PMIC通常具有更多優(yōu)勢(shì)。

表1，分立式方案與PMIC解決方案的比較

尺寸與元件數(shù)量

圖1展示了分立式電源解決方案與PMIC電源解決方案之間的對(duì)比。兩種解決方案均提供三個(gè)降壓轉(zhuǎn)換器、兩個(gè)低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）、定制化的上電序列，以及多個(gè)GPIO，包括Enable、nRESET、nIRQ和一個(gè)DVS輸入。PMIC解決方案的尺寸減小了80%，元件數(shù)量減少75%。

圖1，分立式方案與PMIC電源解決方案對(duì)比——三個(gè)降壓轉(zhuǎn)換器 + 兩個(gè)LDO

在實(shí)際應(yīng)用中，如圖2所示，Qorvo的ACT88329 PMIC展示了這些優(yōu)勢(shì)。它集成了三個(gè)降壓轉(zhuǎn)換器、兩個(gè)LDO、定制化上電序列、兩種低功耗模式、實(shí)時(shí)電壓DVS、可自動(dòng)配置的啟動(dòng)電壓以及用于實(shí)時(shí)更改配置的微處理器接口——所有這些功能都集成在圖2中紅框內(nèi)所示的緊湊型封裝中。

圖2，實(shí)際應(yīng)用中的ACT88329 PMIC

布局考慮因素

分立式解決方案在設(shè)置輸出電壓和設(shè)計(jì)啟動(dòng)序列方面帶來(lái)了全面的靈活性。然而，這種靈活性需要大量的分立元件及顯著增加的PCB面積。首先，啟動(dòng)序列需要在每個(gè)電源的電源良好輸出和使能輸入之間布設(shè)PCB走線，并添加額外的RC濾波器來(lái)提供必要的延遲。此外，系統(tǒng)級(jí)GPIO功能也需要額外的邏輯電路。這種復(fù)雜性的增加會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目成本上升以及材料管理難度加大。

相反，集成式PMIC解決方案將啟動(dòng)序列控制集成在單個(gè)IC內(nèi)部，允許輸出獨(dú)立配置所需的任何序列及延時(shí)。輸出電壓或序列的更改可通過(guò)PMIC內(nèi)部寄存器值的調(diào)整輕松管理。GPIO功能也集成在像ACT88321和ACT88420這樣的高階PMIC中，從而允許實(shí)時(shí)重新配置GPIO功能。

克服傳統(tǒng)PMIC的局限

盡管PMIC具備諸多優(yōu)勢(shì)，但并非所有PMIC都相同。許多PMIC具有限制性的默認(rèn)設(shè)置，如固定的上電序列、固定的輸出電壓，和靈活性極小的GPIO。一些擁有可編程序列的PMIC需要多個(gè)IC引腳，從而增加了成本和復(fù)雜性。另一些則通過(guò)集成電路總線（I2C）或?qū)Ｓ袛?shù)字通信來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能；但這又帶來(lái)了一個(gè)兩難問(wèn)題：系統(tǒng)主機(jī)需要電源來(lái)配置PMIC，但PMIC又需要配置才能為主機(jī)供電。

此外，對(duì)于輸出電壓的可編程性，一些PMIC使用分立電阻作為反饋分壓器或引腳綁定默認(rèn)電壓設(shè)置，從 而增加了成本和元件數(shù)量。但Qorvo的可編程PMIC解決方案直面并解決了這些障礙。

Qorvo的ActiveCiPS技術(shù)

為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，Qorvo推出了ActiveCiPS技術(shù)，以獲得對(duì)默認(rèn)輸出電壓、啟動(dòng)序列、低功耗模式、GPIO功能等的全方位靈活控制。這種定制化的實(shí)現(xiàn)無(wú)需增加額外的IC引腳、元件數(shù)量或成本。ActiveCiPS技術(shù)通過(guò)內(nèi)部寄存器支持全面的PMIC編程，使得用戶可以通過(guò)編程選項(xiàng)而非金屬掩模變化來(lái)修改默認(rèn)設(shè)置。

Qorvo提供具有通用配置的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估板。客戶可以使用ActiveCiPS適配器（dongle）和圖形用戶界面（GUI）修改默認(rèn)設(shè)置，并將其保存到評(píng)估套件中進(jìn)行測(cè)試。

圖3，連接至評(píng)估套件的Qorvo ActiveCiPS適配器

靈活且高效的開(kāi)發(fā)

客戶使用評(píng)估套件確定默認(rèn)設(shè)置后，即可構(gòu)建并測(cè)試其第一塊PCB。初始電源需求的更改通常需要對(duì)PCB和元件進(jìn)行調(diào)整。然而，Qorvo的PMIC無(wú)需返工PCB；ActiveCiPS使客戶能夠在開(kāi)發(fā)環(huán)境中測(cè)試配置，而不必因PCB變更或等待新IC的發(fā)貨而延誤。

通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)I2C命令進(jìn)行配置更改，還使得Qorvo的客戶能夠購(gòu)買(mǎi)具有現(xiàn)有默認(rèn)配置的IC并做出細(xì)微調(diào)整；例如將ACT88329VU108 PMIC配置為給Atmel SAMA5D3處理器供電，但允許經(jīng)由I2C命令進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)快速定制與交付。

結(jié)論

尋求定制化電源解決方案的工程師現(xiàn)在有了Qorvo PMIC這一更優(yōu)選擇。這些PMIC產(chǎn)品兼具分立設(shè)計(jì)的靈活性優(yōu)勢(shì)，也避免了PCB尺寸增大、元件數(shù)量增加以及采購(gòu)復(fù)雜性提高等缺點(diǎn)。它們結(jié)合了PMIC的尺寸小、元件數(shù)量少和易用性高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)能夠?yàn)榇蟊娛袌?chǎng)客戶提供快速、可定制的解決方案。Qorvo的ActiveCiPS技術(shù)有效填補(bǔ)了定制化和效率之間的鴻溝，成為改變PMIC市場(chǎng)規(guī)則的變革者。