Qorvo ActiveCiPS PMIC技術解決方案

電源管理集成電路（PMIC）在現(xiàn)代電子設備中至關重要；其能夠能在單個IC內(nèi)提供高度集成電源解決方案，包含多個電源軌和通用輸入輸出（GPIO）接口。PMIC具有體積小、集成度高以及供應鏈優(yōu)化的優(yōu)勢。然而，許多PMIC解決方案無法在不同應用間輕松實現(xiàn)定制化，因此工程師們在將其整合到設計中時常遇到困難。

但現(xiàn)在，已有針對這一挑戰(zhàn)的解決方案——本文探討了Qorvo的ActiveCiPS PMIC技術如何在達成定制化優(yōu)勢的同時消除設計障礙，這使得單片PMIC成為眾多大眾市場應用的理想選擇。

PMIC的前景

電路板設計師在處理空間受限系統(tǒng)時，很快就能認識到PMIC的優(yōu)勢，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看，找到符合系統(tǒng)電源要求的PMIC通常很簡單。然而，當設計師深入研究數(shù)據(jù)手冊并意識到所選PMIC的默認設置并不符合其負載要求時，挑戰(zhàn)便隨之而來。在大眾市場中，大多數(shù)PMIC在使用前都需要進行定制。

在這個節(jié)點上，設計師必須權衡分立式方案與PMIC的利弊。但如本文所述，Qorvo PMIC為此提供了解決方案。表1進行了一個高層次的對比，顯示PMIC通常具有更多優(yōu)勢。

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比。兩種解決方案均提供三個降壓轉換器、兩個低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）、定制化的上電序列，以及多個GPIO，包括Enable、nRESET、nIRQ和一個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電源解決方案對比——三個降壓轉換器 + 兩個LDO

在實際應用中，如圖2所示，Qorvo的ACT88329 PMIC展示了這些優(yōu)勢。它集成了三個降壓轉換器、兩個LDO、定制化上電序列、兩種低功耗模式、實時電壓DVS、可自動配置的啟動電壓以及用于實時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，實際應用中的ACT88329 PMIC

布局考慮因素

分立式解決方案在設置輸出電壓和設計啟動序列方面帶來了全面的靈活性。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，啟動序列需要在每個電源的電源良好輸出和使能輸入之間布設PCB走線，并添加額外的RC濾波器來提供必要的延遲。此外，系統(tǒng)級GPIO功能也需要額外的邏輯電路。這種復雜性的增加會導致項目成本上升以及材料管理難度加大。

相反，集成式PMIC解決方案將啟動序列控制集成在單個IC內(nèi)部，允許輸出獨立配置所需的任何序列及延時。輸出電壓或序列的更改可通過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，從而允許實時重新配置GPIO功能。

克服傳統(tǒng)PMIC的局限

盡管PMIC具備諸多優(yōu)勢，但并非所有PMIC都相同。許多PMIC具有限制性的默認設置，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IC引腳，從而增加了成本和復雜性。另一些則通過集成電路總線（I2C）或?qū)Ｓ袛?shù)字通信來實現(xiàn)這一功能；但這又帶來了一個兩難問題：系統(tǒng)主機需要電源來配置PMIC，但PMIC又需要配置才能為主機供電。

此外，對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電壓設置，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

為應對這些挑戰(zhàn)，Qorvo推出了ActiveCiPS技術，以獲得對默認輸出電壓、啟動序列、低功耗模式、GPIO功能等的全方位靈活控制。這種定制化的實現(xiàn)無需增加額外的IC引腳、元件數(shù)量或成本。ActiveCiPS技術通過內(nèi)部寄存器支持全面的PMIC編程，使得用戶可以通過編程選項而非金屬掩模變化來修改默認設置。

Qorvo提供具有通用配置的標準評估板。客戶可以使用ActiveCiPS適配器（dongle）和圖形用戶界面（GUI）修改默認設置，并將其保存到評估套件中進行測試。

圖3，連接至評估套件的Qorvo ActiveCiPS適配器

靈活且高效的開發(fā)

客戶使用評估套件確定默認設置后，即可構建并測試其第一塊PCB。初始電源需求的更改通常需要對PCB和元件進行調(diào)整。然而，Qorvo的PMIC無需返工PCB；ActiveCiPS使客戶能夠在開發(fā)環(huán)境中測試配置，而不必因PCB變更或等待新IC的發(fā)貨而延誤。

通過標準I2C命令進行配置更改，還使得Qorvo的客戶能夠購買具有現(xiàn)有默認配置的IC并做出細微調(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命令進行系統(tǒng)級優(yōu)化，從而實現(xiàn)快速定制與交付。

結論

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)品兼具分立設計的靈活性優(yōu)勢，也避免了PCB尺寸增大、元件數(shù)量增加以及采購復雜性提高等缺點。它們結合了PMIC的尺寸小、元件數(shù)量少和易用性高等優(yōu)點，同時能夠為大眾市場客戶提供快速、可定制的解決方案。Qorvo的ActiveCiPS技術有效填補了定制化和效率之間的鴻溝，成為改變PMIC市場規(guī)則的變革者。