1.前言

在為應(yīng)用處理器設(shè)計(jì)電源解決方案時(shí)，我們首先要考慮的通常是所需的電源軌數(shù)量、輸出電壓和最大負(fù)載電流。有快速搜索等工具可以幫助我們為處理器或應(yīng)用選擇合適的電源管理 IC (PMIC)，無(wú)論是工廠自動(dòng)化或人機(jī)界面 (HMI) 等工業(yè)應(yīng)用，還是信息娛樂(lè)或人機(jī)界面 (HMI) 等汽車(chē)應(yīng)用。高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS)。

但你也需要問(wèn)問(wèn)自己：

· 我們將如何處理上電和斷電排序？

· 當(dāng)斷電時(shí)，我們將如何確保完成斷電序列？

讓我們更詳細(xì)地看看這些問(wèn)題。

2.上電和斷電排序

上電和斷電排序非常重要，在處理器的數(shù)據(jù)手冊(cè)中有詳細(xì)說(shuō)明。如果 PMIC 的每個(gè)電源軌都有使能引腳和電壓選擇引腳，則處理上電和斷電排序的一個(gè)想法是讓每個(gè) PMIC 輸出啟用序列中的下一個(gè)穩(wěn)壓器。然而，這有一些缺點(diǎn)，因?yàn)檩敵鲭妷盒枰銐蚋卟拍軐⑦壿嫺咝盘?hào)發(fā)送到使能，而且它也使得反向斷電序列非常困難，如果不是不可能的話。

第二種方法是使用微控制器的通用輸入/輸出 (GPIO) 引腳依次啟用每個(gè)電源軌以滿足排序要求。但是，這需要額外的引腳（因此需要更大的封裝），以及排序微控制器和一些固件才能使系統(tǒng)運(yùn)行。

一種更簡(jiǎn)單的方法是使用 PMIC 的一次性可編程 (OTP) 存儲(chǔ)器，其中包含設(shè)備的默認(rèn)輸出電壓以及上電和斷電排序。因此，當(dāng) PMIC 被啟用或禁用時(shí)，預(yù)編程的序列將在沒(méi)有來(lái)自微控制器的任何交互的情況下執(zhí)行。PMIC 還可以在幾毫秒內(nèi)啟動(dòng)電源序列，這導(dǎo)致啟動(dòng)時(shí)間比在運(yùn)行電源序列之前啟動(dòng)微控制器時(shí)更快。

在不同配置中使用 PMIC 不需要任何不同的固件，或者實(shí)際上根本不需要任何固件。例如，TPS659037 有兩種不同的配置，根據(jù)可訂購(gòu)的部件號(hào)，根據(jù)處理器頻率和使用的內(nèi)核數(shù)量為 AM572x Sitara? 供電。PMIC 將根據(jù)配置啟用或禁用內(nèi)核軌。因此，我們可以在兩種不同的配置中使用相同的 PMIC，無(wú)需更改硬件或進(jìn)行額外的固件開(kāi)發(fā)。  通過(guò)在 OTP 存儲(chǔ)器中編程不同的序列，可以配置其他處理器或應(yīng)用程序。

3.意外斷電時(shí)的斷電順序

關(guān)斷序列通常不僅僅滿足時(shí)序要求。即使 PMIC 包含滿足處理器時(shí)序要求的斷電序列，但意外斷電時(shí)會(huì)發(fā)生什么？如果快速移除 PMIC 的輸入電壓，則在排序期間將沒(méi)有足夠的輸入功率來(lái)維持輸出電壓。在一個(gè)簡(jiǎn)單的解決方案中，所有電源軌將根據(jù)輸出電容和負(fù)載電流放電。預(yù)測(cè)下降率可能并不容易，因此斷電可能會(huì)發(fā)生故障。那么你如何解決這個(gè)問(wèn)題？

我們需要一種阻止反向電流的方法、一種存儲(chǔ)能量的方法和一個(gè)到 PMIC 的禁用信號(hào)。當(dāng)輸入被移除時(shí)，肖特基二極管可以阻止反向電流。當(dāng)?shù)綦娦蛄邪l(fā)生時(shí)，電容器可以保持輸入電壓。但是，禁用 PMIC 將取決于系統(tǒng)配置。在許多情況下，希望有一個(gè)永遠(yuǎn)在線的系統(tǒng)，所以讓我們考慮一下在首次供電時(shí)系統(tǒng)將啟用的情況。我們可以通過(guò)以下兩種方式之一創(chuàng)建永遠(yuǎn)在線的系統(tǒng)：

· 對(duì)于 V IN直接為 PMIC 供電的系統(tǒng)，監(jiān)控器創(chuàng)建邏輯信號(hào)以指示電源良好。

· 使用預(yù)穩(wěn)壓器生成 PMIC 電源的系統(tǒng)的電源良好信號(hào)。

圖 1 顯示了第一個(gè)選項(xiàng)的實(shí)現(xiàn)，而圖 2 顯示了第二個(gè)選項(xiàng)的實(shí)現(xiàn)。

圖 1：當(dāng) V IN為 PMIC供電時(shí)支持不受控制的斷電

圖 2：當(dāng)預(yù)穩(wěn)壓器為 PMIC 供電時(shí)支持不受控制的斷電

在前置穩(wěn)壓器的情況下，前置穩(wěn)壓器的輸出電容也可以作為能量存儲(chǔ)來(lái)保持 VCC。我們應(yīng)該根據(jù)掉電期間最壞情況下的漏電流來(lái)選擇我們選擇的總電源電容，以便在掉電序列完成之前保持電壓。

使用公式 1 計(jì)算所需的電容：

其中 I 是漏電流，Vcc 是 PMIC 的電源電壓，Vmin 是 PMIC 運(yùn)行所需的最小輸入電壓，ΔT 是完成掉電序列所需的時(shí)間。對(duì)于 TI 的 TPS659037 和 TPS65916，Vmin 為 2.75V，預(yù)編程的斷電序列通常為 1ms。