飞思卡尔刘志:飞思卡尔i.MX平台的集成化电源管理(PMU)

2012-08-06 10:34:59来源: EEWORLD 关键字:飞思卡尔  i.MX平台  集成化电源管理(PMU)

2012年7月25-26日,由深圳创意时代主办、中国通信学会支持的便携产品创新技术展在深圳会展中心3、4号馆正式召开。本届展会重点展示手机、平板的创新技术与供应链,包括显示技术、电源管理方案、无线技术、陀螺仪新型传感器、主板方案、软件应用、元器件以及制造工艺设备。同期进行的第八届便携产品电源管理技术研讨会主题演讲中,来自各个领域的专家学者分别针对便携技术革新与发展趋势做出了主题演讲。以下为演讲实录。

飞思卡尔半导体电源应用工程师刘志:大家好,我今天给大家讲一下飞思卡尔公司目前PMU的产品情况和未来产品的一些新的电源管理的趋势。我们飞思卡尔部门也提供这种PMC电源管理芯片,有给汽车电子供电的,还有工业级和消费类的PMU。目前我们推的PMU主要是针对这个处理器配合用的。我们的PMU和I.MX一块提供参考设计,包括I.MX、PMIC、audio等,包括软件的BSP,我们可以更快的给用户减少研发时间,更快的把产品推向市场。往下看一下我们老的PMU的回顾,现在MC的回顾。

老的PMC在市场上一直在用,它的名字叫MC13892,这是和I.MX51配合使用的。它是多路的大的管理芯片,为飞思卡尔的35和51以及27、31、37系列的处理器去配合使用。它的功能包含了电池的充电管理,Battery Charger,这是线性的电源电池。还有多路的IDC,还有4个可调的电源降压模块,还有多路的SDU。还有一些配合终端接口的,还有接口提供SPR的接口。这是好的产品回顾,这个产品是用在电子书或者一些功能不是太强大的低端的嵌入式中台。我们在去年推出来MC34708加上配合I.MX53系列的,为我们做一些比较强一点的嵌入式设备和汽车电子,提供一些完整的方案。这也是类似的,有一些多路的BUG和Boost,包括多路的充电,最大的电流是达到1.5安培。除了这些还包括新的电量计,其他还是保留了老的MC13892的功能,这是目前我们提供一个平台级方案的大致情况。

现在我们今年2012年推出来了PF系列的电源管理芯片,下面我给大家介绍一下。这个PF系列在整体上有4个灵活性,总体上提供了一个非常灵活的应用,这个灵活性在PPT里会给大家做一个介绍。它的可用性也非常方便,比如客户拿到了我们的芯片,直接就可以和我们的CPU连接上之后,按照我们的参考设计,做完板子之后基本上不需要动太多的东西了。我们还提供了一个,这个代表我们一起给大家提供一个完整的解决方案。这个也是可以保证的,我们有15年的PMU的供货历史。

我给大家简单介绍一下它的优势,它是唯一的一个可编程的很方便的电源管理芯片,它的可编程是对于输出电压,包括上电的时序以及之间的间隔,我们都可以做一些事先的商路。还有高效率,我们可以给客户减少整个的BOM成本,因为整个系统研发的精力和成本也是比较高的,这样我们可以减少客户的BOM成本,我们还可以提供一些软件的支持。我们目前推出了100系列和200系列,目前都是针对I.MX6提供的方案。PF100是目前主推的,配合I.MX6系列的一个PMU,我们在网站上都有PF100和I.MX6的Reference  designs。包括WinCE,这边的软件都有。还包括以后芯片的Pin兼容性为未来的发展奠定一些基础,因为它的Pin兼容性非常好,为了下一个系列的兼容性。目前我们有两种,一个是消费类的,一个是汽车类的。

这个是芯片的外观,这是I.MX6系列不同的Series,这个是双核,这个是单核的。PF100都支持I.MX6系列的,还有一个PF200,在成本方面会更便宜一些。它是精简一两个,成本稍微省一点,它支持I.MX,也支持老的,如果有新的客户用老的芯片处理一些嵌入式的平台,它也可以选择新的PF100芯片去做设计。目前的架构是分为分立的和集成的做一个比较,老的相对来说有很多路输出,包括设计一个新的外设,都要有一个分立的器件来做。目前我们已经把所有的I.MX6所需要的电源,甚至一些外设,包括新加的一些外设和接口的电源已经覆盖到PMU里面。看一下它的一些特点,我们减少到Supplies,包括备电和给RTC供电的,还有一些Buck,还有新的功能,待会儿会讲到OTP的功能,配合I.MX6使用的时候会更加灵活的去配置PMU给I.MX6甚至外设上电的时序。

在网站上提供的一个初步电源管理芯片给到外设的大致电源分布情况,我们是给到I.MX6的主电源供电,这是给DDR3供电的,还有给到一些模块,包括Audio、GPS、Nor Flash供电。包括Sensor和接口都会有多路的电源给外设供电。这是PF100的功能介绍,大致说一下。我们有4到6路的Buck输出,主要是针对I.MX6的电源多路而对应的。还会有DES功能,我会控制一下上电的电压斜率,因为有时候上电和下电的时候,有可能它的电源会放电比较慢或者是放电比较快,我们可以用软件去配置它。另外,对于多路的Buck来说还有一些PWM和PFM、APS,有多种的制式,在CPU不同的运行情况下,例如睡眠或者全速运行的时候,它的效率会自动的去选择,高效的去运行。我们对于Buck的输出和LDO的输出,在OTP会把Buck和LDO的上电时序进行事先的编程。还有在睡眠的时候,VREFDDR都会有一些多路的附带。这是PF100芯片的分布,分布在芯片的四周,因为这几个应用的地方电流比较大一点,这是芯片,这是给消费类的一块,这是给汽车电子封装

后面会有一些比较详细的技术问题,我大概提一下,因为很详细的资料可以到我们的网站上去下载,还有一些相关的内容看芯片的具体情况。这是芯片的技术,有一个上电和下电的事件,我们可以灵活的让客户使用开关机,有的时候我按键是开机,有时候按键或者用其他的方法,通过信号、高电频去开关机,这个灵活性都是属于技术范畴。这个芯片有一些不同的工作模式,正常有一些ON Mode,还有OFF Mode,还有Standby,做电源的时候更加准确,让系统待机功耗非常低。还有针对I.MX系列的SLEEP Mode,功能更小。

再看一下LDO,它和普通没有什么区别,包括可以编程,有256路等等,如果对电源管理芯片比较熟悉的话,这一块认识的应该非常多了。还会有一些比较特殊的LDO,我们是叫VSNVS,它是通过Vin和Coin cell去选择。只要你的in put有,都可以输出LDO,这是给I.MX6的CPU在做RTCER或者一直需要待机有电源的话,它都有,给设计者带来很多灵活性。还有一个模块是叫做VREFDDR,它会是1/2,如果IN PUT是3V的话,它会输出。这边的是在1.2—1.8,它的输出能力是10毫安,我们有一个特殊的模块是给到系统在用的。

灵活性是我们的一个特点,我们在做多路Buck的时候,我们是三路合成、一路输出,把3独立出来,因为在有些情况下,不仅仅是I.MX6,在其他的上面要求是非常大的。我们可以把3路SW1A合成,它的电压范围是0.3—0.875V,客户的使用比较灵活,我们把3路拆成2路,A、B两路输出,也可以把C独立出来。看SW3、A和B,我们也可以把它两路合成一路,达到2.5安培的输出。另外也可以分立起来,SW3A和3B。剩下的LDO基本上没有太大的变化。

具体来看,这是我们灵活性的表现之一,SW1、A、B、C可以三路合成、一路输出,可以提供4.2安培,我们写到4.5安培是我们在其他未来的规划里会达到最大的是4.5安培的供电功率,当前是4.2安培,我们把A、B合成一路,这个是两个电感并在一起输出。再看下面,EAB也可以并在一路输出,但要求电感的体积和过流能力非常大。两个电感就可以很小,可以给客户的选择性就非常强。对于SW1来说有单独的C输出,有三种Mode。有Dual Fhase,有Single phase,灵活性更强了。其他的还有SW2、SWZ和SWBST。在过流的时候有一些限制,因为在系统业务的时候,我们通过软件编程的方法,让Buck输出的时候是有一个限流能力,给客户的过流保护有很大的灵活性。

我们这边有一些Mode,包括PF Mode,这个Mode是针对不同的系统loding的时候不太一样。我们的芯片会自动选择PF mode,大大的提高效率。对于每一路的buck输出,PW的波形也不太一样,他们间隔有多路的90度,这样会减少每一路的输出干扰。因为在同一个时间都打开PW波形的话,对外界的干扰就非常大,减少输出。还有突然把电压打开和电压关系的时候就有不同的电压上电的局限,开电的时候,上电的波形基本上可以跟理想的去控制一下。但对于放电来讲,对于单路的输出放电,我们可以做一些软件的控制,在内部可以设置它的速度,如果不加控制的话,它的放电曲线就会非常慢。我们自己控制放电曲线的话,就可以结合自然放电,真正输出的放电曲线就是蓝色曲线,这个放电的时序就会受到内部软件的控制,给客户关电会很快的下电,可以比较好的做一个控制。还有SW4的功能。

这是效率图,在不同的电压范围内,效率的曲线是不太一样的。举一个例子,SWEA、B是在80%左右,它的电流能力大概是在4安培左右,到了4安培的时候它的效率基本上已经比较难提高了,因为这也是目前PMU的一个难点。这是PF100和PF200有一个特点的地方,叫OTP的功能,它的意思是在整个上电之前可以通过软件或者其他的方法去稍写晶片,把所要的时序稍写到晶片里,可以有更多的灵活性。这是OTP的功能,因为我们可以让客户去调试上电时序,我们是叫TBD Mode,如果定好之后原厂可以提供功能。针对每一路,包括Buck和LDO,我们可以选择32步,每一步的间隔从500毫秒到4毫秒,在芯片出厂之前就可以稍写好,不仅仅是给I.MX6系列的芯片去用。

这边还有PF Programmer的相关信息,包括EAK,这都可以在网站上下载,这是我们的一些硬板情况,大家可以在网站上下载。这是系统的情况,是原形板,可以做一些系统开发。这也是我们的开发板。这是我们在参考做一些给客户的参考设计,之前我也讲了,在网站上都有。这在网站上都有,消费类、汽车类的电子。还有PF200系列,可以升级到样片。目前我们主推是PF100,今年8月份会推芯片,PF200可能要到9月份。

我的PPT讲完了,谢谢大家。

关键字:飞思卡尔  i.MX平台  集成化电源管理(PMU)

编辑:马悦 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2012/0806/article_14393.html
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