打入工業(yè)和醫(yī)療市場(chǎng)的高集成度電源 IC

一個(gè)簡(jiǎn)單的解決方案
過(guò)去的工業(yè)PMIC沒有足夠的功率來(lái)應(yīng)對(duì)這些新式系統(tǒng)和微處理器。滿足上述電源管理IC設(shè)計(jì)限制的任何解決方案都必須兼有：高集成度，包括集成大電流開關(guān)穩(wěn)壓器和LDO；以諸如降壓-升壓型穩(wěn)壓器等難以使用的功能構(gòu)件對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)I2C控制。此外，一個(gè)具有高開關(guān)頻率的器件可減小外部組件尺寸，而且陶瓷電容器可降低輸出紋波。

面向新式處理器的大功率PMIC
LTC3589是一個(gè)完整的電源管理解決方案，面向基于ARM的處理器和先進(jìn)的便攜式微處理器系統(tǒng)。該器件含有：3個(gè)同步降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，分別用于內(nèi)核、存儲(chǔ)器和SoC軌；一個(gè)同步降壓-升壓型穩(wěn)壓器，用于2.5～5V的I/O；3個(gè)250mA的LDO穩(wěn)壓器，用于低噪聲模擬電源。I2C串行端口用來(lái)控制穩(wěn)壓器啟動(dòng)、輸出電壓值、動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)換率、工作模式以及狀態(tài)報(bào)告。以所希望的順序?qū)⒎€(wěn)壓器輸出連接到使能引腳或通過(guò)I2C端口，可對(duì)穩(wěn)壓器啟動(dòng)排序。通過(guò)一個(gè)按鈕接口、引腳輸入或I2C接口，可控制系統(tǒng)的加電、斷電及復(fù)位功能。電壓監(jiān)視器和有源放電電路可在下一個(gè)使能序列之前確保一個(gè)干凈的斷電，另外，選定的穩(wěn)壓器可以免除用于電源的按鈕控制(例如，存儲(chǔ)器，當(dāng)其必須在停機(jī)模式中保持運(yùn)行時(shí))。LTC3589以8個(gè)獨(dú)立軌、恰當(dāng)?shù)墓β手?、?dòng)態(tài)控制和排序支持i.MX、PXA和OMAP處理器。其他特點(diǎn)包括VSTB引腳等提供的接口信號(hào)，該引腳同時(shí)在多達(dá)4個(gè)軌上、于設(shè)定的運(yùn)行和備用輸出電壓之間切換。該器件采用扁平40引腳6mm×6mm裸露焊盤QFN封裝。

圖2 LTC3589 LDO穩(wěn)壓器應(yīng)用電路

圖3 LTC3589降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器應(yīng)用電路

高集成度－支持多個(gè)大功率軌
LTC3589是一個(gè)面向便攜式微處理器和外部設(shè)備的完整電源管理解決方案。它總共提供8個(gè)電壓軌，以給處理器內(nèi)核、SDRAM、系統(tǒng)存儲(chǔ)器、PC卡、始終保持接通的實(shí)時(shí)時(shí)鐘以及HDD功能組件供電。提供這些電壓軌的是一個(gè)始終保持接通的低靜態(tài)電流25mA LDO、一個(gè)1.6A和兩個(gè)1A降壓型穩(wěn)壓器、一個(gè)1.2A降壓-升壓型穩(wěn)壓器以及3個(gè)250mA的低壓差線性穩(wěn)壓器。支持多個(gè)穩(wěn)壓器的是高度可配置的電源排序功能、動(dòng)態(tài)電壓轉(zhuǎn)換DAC輸出電壓控制、一個(gè)按鈕接口控制器、通過(guò)I2C接口的穩(wěn)壓器控制以及大量狀態(tài)報(bào)告和中斷輸出。
LTC3589的內(nèi)部補(bǔ)償、恒定頻率電流模式降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器提供1A和1.6A的電流。就每一個(gè)采用I2C命令寄存器的降壓型穩(wěn)壓器而言，降壓型穩(wěn)壓器2.25MHz或1.125MHz的開關(guān)頻率(包括相位)是獨(dú)立選擇的。加電默認(rèn)頻率是2.25MHz，而且含有邊緣速率調(diào)整以降低EMI。每個(gè)降壓型轉(zhuǎn)換器都有動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換的DAC輸入基準(zhǔn)和外部反饋引腳，以設(shè)置輸出電壓范圍。這些降壓型穩(wěn)壓器的3種工作模式──脈沖跳躍模式、突發(fā)模式(Burst Mode)工作或強(qiáng)制連續(xù)模式──用I2C接口設(shè)定。在脈沖跳躍模式時(shí)，穩(wěn)壓器會(huì)支持100%占空比。突發(fā)模式工作在低輸出負(fù)載時(shí)有利于實(shí)現(xiàn)最高效率。除了電壓輸出設(shè)定點(diǎn)之間的最佳動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換控制以外，強(qiáng)制連續(xù)模式還在輕負(fù)載時(shí)最大限度地降低了輸出電壓紋波。

單電感器、4開關(guān)降壓-升壓型DC/DC電壓模式轉(zhuǎn)換器從2.5～5V電壓產(chǎn)生一個(gè)用戶可編程的輸出電壓軌。該降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器利用專有開關(guān)算法，以高于、低于或等于所需輸出軌的輸入電壓保持高效率和低噪聲工作。降壓-升壓誤差放大器采用一個(gè)固定的0.8V基準(zhǔn)，而且輸出電壓通過(guò)一個(gè)外部電阻器分壓器設(shè)定。突發(fā)模式工作通過(guò)I2C控制寄存器啟動(dòng)。就降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器而言，無(wú)須外部補(bǔ)償組件。

動(dòng)態(tài)電壓軌控制和其他I2C控制的功能
LTC3589具有高端便攜式應(yīng)用處理器所需的I2C控制功能、動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)(Dynamic Voltage Scaling)和可選電壓轉(zhuǎn)換設(shè)置。為了使該IC的轉(zhuǎn)換DAC基準(zhǔn)能夠工作，3個(gè)LTC3589降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器和線性穩(wěn)壓器LDO2具有可編程DAC基準(zhǔn)輸入。每個(gè)DAC在0.3625～0.75V范圍內(nèi)都是可按照12.5mV步進(jìn)編程的。

也可以命令DAC基準(zhǔn)以4個(gè)可選轉(zhuǎn)換率之一、獨(dú)立地在兩個(gè)電壓之間轉(zhuǎn)換。每個(gè)DAC都有兩個(gè)獨(dú)立的輸出電壓寄存器以及電壓寄存器選擇、轉(zhuǎn)換率和啟動(dòng)控制。不必為改變DAC輸出而啟動(dòng)這些穩(wěn)壓器。

圖4顯示降壓型穩(wěn)壓器1、2、3和LDO2以4種可能的轉(zhuǎn)換率在0.8～1.2V之間轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換由VSTB引腳(灰色)啟動(dòng)。這些值是8個(gè)單獨(dú)的DAC代碼。

圖4 LTC3589動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換

通用I2C串行端口用來(lái)控制穩(wěn)壓器啟動(dòng)、輸出電壓值、工作模式和狀態(tài)報(bào)告。LTC3589上的I2C串行端口含有13個(gè)用來(lái)控制每個(gè)穩(wěn)壓器的命令寄存器、一個(gè)用來(lái)監(jiān)視每個(gè)穩(wěn)壓器電源良好狀態(tài)的只讀寄存器、一個(gè)用來(lái)讀取IRQ事件原因的只讀寄存器和一個(gè)清除IRQ命令寄存器。LTC3589 I2C端口支持對(duì)任何寄存器的隨機(jī)尋址，而且可以利用多種START順序、按照任何順序?qū)懠拇嫫?。所有寄存器都可以回讀，以驗(yàn)證軟件和硬件的完整性。