如何在我们的 PMIC应用中实现遥感功能

在为应用处理器供电时，硬件工程师通常不会考虑降压转换器在电源管理集成电路 ( PMIC )中的感测连接的位置。我们可能会想，“降压转换器的检测引脚必须连接到输出。有什么好考虑的？” 好吧，许多应用处理器使用电压缩放来最小化电源电压，以降低功耗和结温。最小化电源电压需要严格的电压容差，以提供尽可能低的电源电压，而要考虑的一种此类电压容差是通过印刷电路板 PCB 走线的电源电流的 I*R 压降。

例如，评估板上 2 英寸长、1 英寸宽、0.5 盎司铜的走线具有大约 8mΩ 的电阻。最大负载为 5A 时，从 PMIC 输出到处理器输入的压降可能高达 40mV。AM57xx处理器以 10mV 的步长提供目标电压，远小于这个 40mV 的变化。那么你如何改进这一点呢？

任何 PCB 走线都必须有电阻，因此我们无法消除 I*R 压降。但一种解决方案是将降压检测引脚连接到负载而不是降压输出电容器。如果 PMIC 调节至 1.2V，它将调节输出电压，以便无论负载电流如何，在负载上都可以看到 1.2V。将感测连接路由到其中一个大容量电容器的好地方，尽可能靠近处理器电源引脚。

图 1 显示了使用上述示例数字在降压上使用遥感的示例布局。走线电阻约为 8mΩ，负载电流为 5A，从 PMIC 输出到处理器电源引脚有 40mV 的压降。由于检测电压被路由到处理器，PMIC 在负载处将其目标调节为 1.18V，如图 1 中反馈线上的红色所示。

图 1：PMIC 电源走线和遥感连接（红色）。电压梯度从蓝色（较高电压）变为红色（较低电压）

在电路板上布线感测引脚时，我们需要屏蔽噪声。确保将感测线远离电路板上的其他开关线。我还建议在上方和下方使用电源或接地层屏蔽感应线。如果稳压器具有差分感测功能——这意味着它有一个感测输出和一条感测接地线——将两条线平行布线以降低共模噪声。图 2 显示了使用TPS659037稳压器 SMPS12的差分反馈路由示例。

TPS659037 器件是一款集成式电源管理 IC (PMIC)。该器件提供七个可配置的降压转换器，输出电流高达 6A，可用于存储器、处理器内核、输入/输出 (I/O) 或 LDO 预稳压。其中一个可配置的降压转换器与另一个 3A 稳压器组合后可提供高达 9A 的输出电流。所有这些降压转换器均可与频率介于 1.7MHz 至 2.7MHz 之间的外部时钟源或频率为 2.2MHz 的内部备用时钟同步。

TPS659037 器件提供七个供外部使用的 LDO 稳压器。这些 LDO 稳压器可由系统电源或经过预稳压的电源供电。上电和断电控制器是可配置的，能够支持所有上电和断电序列（基于 OTP）。TPS659037 器件包含一个 32kHz RC 振荡器，可在上电和断电过程中对所有资源进行排序。在需要快速启动的情况下，也可使用 16MHz 晶体振荡器来快速为系统产生一个稳定的 32kHz 频率。所有 LDO 和 SMPS 转换器均可由 SPI 或 I2C 接口或通过电源请求信号进行控制。此外，电压调节寄存器允许将 SMPS 转换为 SPI、I2C 或顶部/底部控制所需的不同电压。

每种封装中都有一个专用引脚可配置为上电序列的一部分，用于控制外部资源。该器件具备通用输入输出 (GPIO) 功能，两个 GPIO 均可配置为上电序列的一部分，用于控制外部资源。电源请求信号通过启用电源模式控制功能来实现电源优化。该器件包含一个带有三个外部输入通道的通用 ∑-Δ 模数转换器 (GPADC)。

七个降压开关模式电源 (SMPS) 稳压器：

· 其中一个输出为 0.7V-1.65V/6A（阶跃为 10mV）

· 支持数字电压调节 (DVS) 控制的双相配置

· 其中一个输出为 0.7V-1.65V/4A（阶跃为 10mV）

· 支持 DVS 控制的双相配置

· 其中一个输出为 0.7V-3.3V/3A（阶跃为 10mV 或 20mV）

· 单相配置

· 该稳压器可搭配 6A 稳压器构成 9A 三相稳压器（通过 DVS 控制）

· 两个 0.7V-3.3V/2A（步长为 10mV 或 20mV）

· 单相配置

· 一个支持 DVS 控制的稳压器，也可配置成 3A 稳压器

· 两个 0.7V-3.3V/1A（步长为 10mV 或 20mV）

· 单相配置

· 一个支持 DVS 控制的稳压器

· 除 1A SMPS 稳压器外的所有稳压器均支持输出电流测量

· 双相和三相稳压器均支持差分遥感（输出和接地）

· 通过硬件和软件控制的 Eco-mode™高达 5mA，静态电流为 15µA

· 短路保护

· 电源正常指示（电压和过流指示）

图 2：差分布线反馈显示输出电压反馈（红色）、接地反馈（橙色）和封装外形（白色）

感应引脚布线只是 PMIC 布局指南的一个方面。如需更多布局指南，请参见器件数据手册的布局部分。