确保物联网的计算能力适用于应用处理器的高效电源

作者：时间：2020-04-09来源：电子产品世界收藏

我们的地球将变得更加智能：在日常生活中，越来越多的产品搭载电子处理器凭借这些器件的性能，我们的生活变得更加轻松。那么，我们应如何通过更好、更有效的方式为众多处理器供电呢？

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/202004/411856.htm

我们的地球将变得更加智能：在日常生活中，越来越多的产品搭载电子处理器凭借这些器件的性能，我们的生活变得更加轻松。那么，我们应如何通过更好、更有效的方式为众多处理器供电呢？

物联网、智能家居、智能城市...很长一段时间内，许多人认为这都是空想。然而，毋庸置疑，越来越多的具体应用场景已经走进我们的生活，或者将在我们的日常工作中锋芒毕露。

物联网和相关主题的关键在于连接性：不管是家用恒温器还是汽车，各种设备都相互连接，而且彼此通信或与云端通信。数据吞吐量和传输速率的提高意味着我们需要新技术，比如 5G 等。此外，我们不能忘记另一个事实：如果计算能力不够，那么设备的功能以及连接性就无法实现。

正确的处理器

如今，设备必须搭载应用处理器才能实现更多功能。连接云端或其他设备是其任务之一，但是与用户通信尤其需要较强的算力：高质量的视频、 2D 和 3D 图形以及语音控制都需要采用更先进的处理器。

NXP ^® Semiconductors （以下简称“ 恩智浦公司”） i.MX 8M Mini 系列就是这种处理器。为了获得更合适的指令瓦数，恩智浦公司 i.MX 8M Mini 集成了多达四个 1.8GHz 的 Arm^® Cortex^® A53 内核，以及一个 400MHz 的 Arm Cortex M4 。

i.MX 8M Mini

系列支持 1080p 视频处理、 2D/3D 图形、高级音频功能和各种高速接口。这使得它们成为各种消费应用和工业应用的理想选择。

电源

仅选择适当的处理器是不够的。您还必须为这些器件提供电源。电源设计通常是一项具有挑战性的任务：处理器需要各种不同的高精度电源电压，这些电源电压全都必须经过精确排序才能启动或关闭处理器。此外，存储器和各种外围器件也需要电源。当然，您可以使用许多单个稳压器，然而，电路板的空间通常非常有限而且器件的上电顺序可能非常复杂。

显然，此问题的解决方案就是使用电源管理IC （PMIC）。适当的 PMIC 能够在很小的空间内整合各种电源，减少所需的外部组件数量，为功能丰富的应用提供更多辅助功能，并且集成了电源排序功能。与单个稳压器加控制逻辑相比， PMIC 是一种效率更高的解决方案。

为了充分利用 PMIC 的优势，我们得针对相应的处理器进行定制。比如，罗姆的全新 BD71847AMWV 就针对恩智浦公司的i.MX 8M mini 应用处理器进行了优化。

图 1

罗姆的解决方案

该 PMIC 集成了 i.MX 8M mini 应用处理器、 DDR 存储器和常见系统 I/O 所需的所有电源：六个 DC/DC 降压稳压器，六个LDO 和一个用于 SDXC 卡的 1.8V/3.3V 电源开关。此外，该 PMIC 还配备了一个可支持各种应用场景的可编程电源控制时序器。

客户可以通过 OTP 配置和或通过软件对许多工作参数（比如输出电压、转换速率、电源状态转换、复位行为等）进行配置。该 PMIC 还具有广泛的监视和保护电路，这使其性能更加完善。

图2

这些功能全都集成在一个紧凑的 56 脚 7mm x 7mm QFN 封装中。该引脚布局旨在轻松与恩智浦公司 i.MX 8M mini 处理器以及 DDR 存储器相连接。由于完全集成的多个降压稳压器只需一个输出电容，因此实现了更小巧的 BOM 。与分立解决方案相比，通过集成所有必需的组件，该 PMIC 的组件减少了约 52% PCB 面积减少了多达 53%（单面贴装的三类 PCB ）。如果是双面贴装电路板面积可降至 300mm ² 以下。该 PMIC 的输入电压范围为 2.7V 到 5.5V ，且可支持多种电源电压，比如单节锂离子电池、 USB输入和电源等等。

BD71847AMWV 具备为整个系统供电的能力，其内置的六个完整 DC DC 降压转换器可提供 16.5A 的电流，六个 LDO 可提供超过 1.1A 的电流。凭借脉冲宽度自动选择和脉冲频率调制功能，该芯片可在较宽的输出电压和负载范围内实现高效功率转换。各种降压稳压器均使用集成电源开关，开关频率为 2MHz/1.5MHz ，因此可以使用薄型电感。其输出电压可以在很宽的范围内进行编程，并且两个降压稳压器均采用现代 SoC 要求的动态电压缩放（ DVS ）工作方式，以实现处理器更出色的单任务能耗性能。经过优化，该芯片的电源架构允许 LDO 稳压器以同类更优异的总效率提供能量，从而实现最长的工作时间和更优异的散热性能表现。各种 LDO 稳压器均具有可编程输出电压，并可提供 300mA 的电流输出能力。

BD71847AMWV 还集成了一个可配置的电源时序器，可对其 12 个开关稳压器线性稳压器的启动时序进行编程，包括根据SoC 的要求调节其输出电压。处理器的电源模式转换通过握手 I/O 接口和可编程电源按钮触发。器件中多功能单刀开关电源按钮的行为可通过 I 2 C 接口在广泛的范围内进行编程。该接口的输入耐压范围较宽，不需要电平转换器。该接口还可用于修改电气性能，比如输出电压、 DVS 斜率（如适用）、工作模式等。为确保系统安全，该 PMIC 还包含一个 32.768kHz 晶振驱动器和一个看门狗定时器。

罗姆还提供了一个开发环境，以帮助用户轻松评估 BD71847AMWV 。恩智浦公司 i.MX 8M mini 评估套件中已嵌入电源管理 IC BD71847AMWV 相应的驱动器也已集成到评估套件的板级支持包中。