可定制PMIC如何簡(jiǎn)化電源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電源管理集成電路 (PMIC) 是智能手表、恒溫器、耳機(jī)、平板電腦、固態(tài)硬盤、電池充電器、視頻攝像頭等多種設(shè)備的重要組件。Qorvo 的可定制 PMIC 為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供了常規(guī)電源設(shè)備的一種替代方案，同時(shí)具有敏捷性和設(shè)計(jì)靈活性，能夠適應(yīng)各種應(yīng)用和廣泛的市場(chǎng)需求。

PMIC 市場(chǎng)調(diào)查

對(duì)電池供電設(shè)備的高需求、快節(jié)奏的技術(shù)進(jìn)步以及新型半導(dǎo)體應(yīng)用的普及，促使電源管理集成電路 (PMIC) 使用率激增。據(jù) Market Research Future 預(yù)測(cè)，到 2025 年，PMIC 市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 461.5 億美元。PMIC 組件能夠?yàn)樵S多消費(fèi)類電子、電信、網(wǎng)絡(luò)、汽車等其他應(yīng)用提供全集成式高性能解決方案。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可采用 PMIC 來優(yōu)化電源管理，防止過壓或過流故障，實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面，管理電池使用壽命和充電，以及執(zhí)行機(jī)械、機(jī)電和電子設(shè)備的許多其他控制功能。

自 2015 年以來，消費(fèi)類電子設(shè)備推動(dòng)了全球 PMIC 需求，其中可穿戴設(shè)備占最大份額。PMIC 為消費(fèi)類產(chǎn)品制造商提供了一種解決方案，可以生產(chǎn)高系統(tǒng)性能的低成本器件。PMIC 正在迅速取代傳統(tǒng)的分立式解決方案，包括穩(wěn)壓器和控制電路，可實(shí)現(xiàn)具有出色功效比的緊湊型器件設(shè)計(jì)。

圖 1：電源管理集成電路應(yīng)用。

Qorvo PMIC 詳述

Qorvo 的 ActivePMIC? 系列是高度可定制、可擴(kuò)展的電源管理 IC 解決方案的核心。作為 Qorvo 精選的模擬和混合信號(hào)片上系統(tǒng) (SoC) 組件，這些 PMIC 專為小尺寸、高能效應(yīng)用設(shè)計(jì)。ActivePMIC 解決方案可利用 I2C 通信或非易失性配置矩陣進(jìn)行配置，適合各種用例。ActiveCiPS（可配置創(chuàng)新電源）技術(shù)是 Qorvo 基于高度可編程電源功能的一種創(chuàng)新。智能系統(tǒng)管理功能使設(shè)計(jì)工程師能夠使用分立解決方案中的一小部分元件。利用 ActivePMIC，器件制造商和系統(tǒng)工程師可以直接將電源管理功能輕松集成到系統(tǒng)中。此外，這些 PMIC 隨時(shí)可用，并支持操作級(jí)的快速重新配置。通過簡(jiǎn)單的固件更新，同一款器件可用于多種應(yīng)用。這種多功能特性非常適合無線和有線領(lǐng)域的各種應(yīng)用。圖 2 為主要 PMIC 組件的高級(jí)視圖。

圖 2：簡(jiǎn)單的 PMIC 框圖

設(shè)計(jì)敏捷性和多功能性的一個(gè)關(guān)鍵因素就是廣泛的處理器支持。通過更新 CMI（代碼矩陣索引），可擴(kuò)展 Qorvo PMIC 對(duì)業(yè)界領(lǐng)先處理器的支持范圍。通過一個(gè) IC 即可根據(jù)客戶需求實(shí)現(xiàn)和配置多個(gè)電源管理設(shè)計(jì)。ActiveCiPS 工具可通過 GUI 和硬件電子狗簡(jiǎn)化 CMI 的編程和修改，從而為工程師提供了一種試驗(yàn)各種設(shè)置的方法，加快了生產(chǎn)步驟。一鍵式編程功能可將默認(rèn)設(shè)置傳輸至 IC 的非易失性存儲(chǔ)器中?？筛鶕?jù)需要加載和保存默認(rèn)配置。

不同的 Qorvo PMIC 設(shè)計(jì)適用于不同的功率水平，以適應(yīng)特定應(yīng)用需求。圖 3 顯示了低-中等功率、中等功率和高功率水平的典型應(yīng)用。

低功率設(shè)備 - 輸入電壓為 2.7-5.5V）旨在盡可能延長(zhǎng)小尺寸低壓電池的使用時(shí)間，包括：

可穿戴設(shè)備，如智能手表、健康監(jiān)測(cè)器、無線 3D 耳機(jī)、支持增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的智能眼鏡、健身追蹤器、生物智能服裝、可穿戴攝像頭等。

智能家居設(shè)備，如恒溫器、室內(nèi)和室外安全照明裝置、可視門鈴、智能鎖、安全系統(tǒng)、車庫(kù)開門器等。

中等功率設(shè)備, 2.7 – 5.5V, 如平板電腦、電池供電揚(yáng)聲器、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備、視頻攝像頭、汽車遠(yuǎn)程通信設(shè)備、汽車電機(jī)控制裝置、物聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備、臺(tái)式電腦、機(jī)器視覺設(shè)備等。

大功率設(shè)備, 2.7 – 16V, 如網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器設(shè)備、電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車中的設(shè)備、電動(dòng)自行車、包括割草機(jī)和修剪機(jī)在內(nèi)的園藝工具、智能冰箱、智能電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、機(jī)器對(duì)機(jī)器系統(tǒng)、吸塵器等。

圖 3.與各個(gè) ActivePMIC? 部件相關(guān)的功率水平。

使用帶有 ActivePMIC 的 Qorvo SoC 構(gòu)建電路板設(shè)計(jì)需要更少的分立元件，且占用空間更小，如圖 4 所示。靈活、簡(jiǎn)化的編程流程使設(shè)計(jì)人員能夠?qū)蝹€(gè) IC 應(yīng)用于各種用例，從而幫助制造商縮短上市時(shí)間，降低物料成本。

其他優(yōu)勢(shì)包括：

支持多個(gè)功率水平， 每個(gè) PMIC 中有許多電壓軌，以及多個(gè)降壓穩(wěn)壓器、降壓-升壓穩(wěn)壓器和 LDO 穩(wěn)壓器。

通過提高緊湊型封裝中的元件集成密度盡可能減少電磁干擾 (EMI)。

可以設(shè)計(jì)多種多樣的定制應(yīng)用，包括 DC/DC 轉(zhuǎn)換器、電池管理系統(tǒng)、智能家居應(yīng)用、電機(jī)控制裝置、功率損耗保護(hù)器件等。

圖 4：分立式與集成式 PMIC 解決方案

Qorvo PMIC 面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇

目前制造定制 PMIC 都將面臨全球 IC 短缺和生產(chǎn)延遲的問題，而 ActivePMIC 的靈活性和定制能力能夠讓設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、系統(tǒng)架構(gòu)師和制造商受益?！盇ctivePMICs.通過使用創(chuàng)新工具和簡(jiǎn)化編程，可加快 PMIC 設(shè)計(jì)進(jìn)程，從而將制造商的交付時(shí)間從幾個(gè)月縮短至兩周或更短。

Qorvo PMIC 的快速設(shè)計(jì)和快速周轉(zhuǎn)能力有助于公司抓住機(jī)會(huì)，將具有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品引入新市場(chǎng)，這些產(chǎn)品采用緊湊的小尺寸；經(jīng)過優(yōu)化的精密設(shè)計(jì)規(guī)格；以及經(jīng)過驗(yàn)證的集成戰(zhàn)略，旨在構(gòu)建具有較長(zhǎng)生命周期的可靠解決方案。

審核編輯：郭婷