發布日期：2022-04-20 點擊率：90
在為應用處理器供電時，硬件工程師通常不會考慮降壓轉換器在電源管理集成電路 ( PMIC )中的感測連接的位置。我們可能會想，“降壓轉換器的檢測引腳必須連接到輸出。有什么好考慮的？” 好吧，許多應用處理器使用電壓縮放來最小化電源電壓，以降低功耗和結溫。最小化電源電壓需要嚴格的電壓容差，以提供盡可能低的電源電壓，而要考慮的一種此類電壓容差是通過印刷電路板 PCB 走線的電源電流的 I*R 壓降。
例如，評估板上 2 英寸長、1 英寸寬、0.5 盎司銅的走線具有大約 8mΩ 的電阻。最大負載為 5A 時，從 PMIC 輸出到處理器輸入的壓降可能高達 40mV。AM57xx處理器以 10mV 的步長提供目標電壓，遠小于這個 40mV 的變化。那么你如何改進這一點呢？
任何 PCB 走線都必須有電阻，因此我們無法消除 I*R 壓降。但一種解決方案是將降壓檢測引腳連接到負載而不是降壓輸出電容器。如果 PMIC 調節至 1.2V，它將調節輸出電壓，以便無論負載電流如何，在負載上都可以看到 1.2V。將感測連接路由到其中一個大容量電容器的好地方，盡可能靠近處理器電源引腳。
圖 1 顯示了使用上述示例數字在降壓上使用遙感的示例布局。走線電阻約為 8mΩ，負載電流為 5A，從 PMIC 輸出到處理器電源引腳有 40mV 的壓降。由于檢測電壓被路由到處理器，PMIC 在負載處將其目標調節為 1.18V，如圖 1 中反饋線上的紅色所示。
圖 1：PMIC 電源走線和遙感連接（紅色）。電壓梯度從藍色（較高電壓）變為紅色（較低電壓）
在電路板上布線感測引腳時，我們需要屏蔽噪聲。確保將感測線遠離電路板上的其他開關線。我還建議在上方和下方使用電源或接地層屏蔽感應線。如果穩壓器具有差分感測功能——這意味著它有一個感測輸出和一條感測接地線——將兩條線平行布線以降低共模噪聲。圖 2 顯示了使用TPS659037穩壓器 SMPS12的差分反饋路由示例。
TPS659037 器件是一款集成式電源管理 IC (PMIC)。該器件提供七個可配置的降壓轉換器，輸出電流高達 6A，可用于存儲器、處理器內核、輸入/輸出 (I/O) 或 LDO 預穩壓。其中一個可配置的降壓轉換器與另一個 3A 穩壓器組合后可提供高達 9A 的輸出電流。所有這些降壓轉換器均可與頻率介于 1.7MHz 至 2.7MHz 之間的外部時鐘源或頻率為 2.2MHz 的內部備用時鐘同步。
TPS659037 器件提供七個供外部使用的 LDO 穩壓器。這些 LDO 穩壓器可由系統電源或經過預穩壓的電源供電。上電和斷電控制器是可配置的，能夠支持所有上電和斷電序列（基于 OTP）。TPS659037 器件包含一個 32kHz RC 振蕩器，可在上電和斷電過程中對所有資源進行排序。在需要快速啟動的情況下，也可使用 16MHz 晶體振蕩器來快速為系統產生一個穩定的 32kHz 頻率。所有 LDO 和 SMPS 轉換器均可由 SPI 或 I2C 接口或通過電源請求信號進行控制。此外，電壓調節寄存器允許將 SMPS 轉換為 SPI、I2C 或頂部/底部控制所需的不同電壓。
每種封裝中都有一個專用引腳可配置為上電序列的一部分，用于控制外部資源。該器件具備通用輸入輸出 (GPIO) 功能，兩個 GPIO 均可配置為上電序列的一部分，用于控制外部資源。電源請求信號通過啟用電源模式控制功能來實現電源優化。該器件包含一個帶有三個外部輸入通道的通用 ∑-Δ 模數轉換器 (GPADC)。
七個降壓開關模式電源 (SMPS) 穩壓器：
· 其中一個輸出為 0.7V-1.65V/6A（階躍為 10mV）
· 支持數字電壓調節 (DVS) 控制的雙相配置
· 其中一個輸出為 0.7V-1.65V/4A（階躍為 10mV）
· 支持 DVS 控制的雙相配置
· 其中一個輸出為 0.7V-3.3V/3A（階躍為 10mV 或 20mV）
· 單相配置
· 該穩壓器可搭配 6A 穩壓器構成 9A 三相穩壓器（通過 DVS 控制）
· 兩個 0.7V-3.3V/2A（步長為 10mV 或 20mV）
· 單相配置
· 一個支持 DVS 控制的穩壓器，也可配置成 3A 穩壓器
· 兩個 0.7V-3.3V/1A（步長為 10mV 或 20mV）
· 單相配置
· 一個支持 DVS 控制的穩壓器
· 除 1A SMPS 穩壓器外的所有穩壓器均支持輸出電流測量
· 雙相和三相穩壓器均支持差分遙感（輸出和接地）
· 通過硬件和軟件控制的 Eco-mode?高達 5mA，靜態電流為 15μA
· 短路保護
· 電源正常指示（電壓和過流指示）
圖 2：差分布線反饋顯示輸出電壓反饋（紅色）、接地反饋（橙色）和封裝外形（白色）
感應引腳布線只是 PMIC 布局指南的一個方面。如需更多布局指南，請參見器件數據手冊的布局部分。
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