移动设备时代的电源系统设计,特别是可穿戴设备,正在变得前所未有地棘手。 这些设备的终端用户希望它们能够更加小巧轻便,同时拥有更长的电池续航时间。 这些“矛盾”的目标以及市场对降低成本并缩小电路板尺寸的需求,还只是电源系统设计人员面临的一部分挑战。 下方展示了移动设备电源系统设计人员所面临的更多挑战。

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灵活电源岛示例

为了应对这些挑战,瑞萨电子提出了“灵活电源岛”(FPI) 的概念。 借助 FPI,设计人员能够将复杂电源系统分成数个局部电源区(或岛),各个区域都包含了支持临近负载(区域或岛内部)所需的电源控制、电源时序和功率调节功能。 这项技术衍生出了性能和效率更高的解决方案,客户可以根据各个系统的需求进行灵活定制。

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GreenPAK 灵活电源岛(FPI)

在某些情况下,使用 FPI 可以大幅加强电源管理 IC (PMIC) 中所包含的功能。 在此用例中,FPI 可以支持局部负载点调节、定序和电源监控。 这可以简化布局,并提升能效和热效率。

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GreenPAK 灵活电源岛(FPI)使用案例

对于更加小巧简单的系统(电源轨不超过六个),FPI 可以提供所需的大部分或全部电源系统功能。 这种情况下,FPI 可作为“µPMIC”,但其具有更大的灵活性和定制化等额外优势,而且无需 NRE。

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灵活电源岛作为微型 PMIC 的使用案例

借助 SLG46580, 具有四个 LDO,各 LDO 的最大输出电流均为 150mA。 每个 LDO 都具有可编程的输出电压等级,可以设为 0.9V 至 4.35V 之间 32 个不同值的其中之一,并且还具有用于选择转换速率和检测故障的可编程选项。

SLG46580 具有四个 LDO,各 LDO 的最大输出电流均为 150mA。 每个 LDO 都具有可编程的输出电压等级,可以设为 0.9V 至 4.35V 之间 32 个不同值的其中之一,并且还具有用于选择转换速率和检测故障的可编程选项。

FPI 应用范围广泛,适用于以下终端市场。

  • 手持设备
  • 可穿戴电子产品
  • 计算和存储
  • 消费电子产品
  • 智能家居
  • 联网和通信
  • 医疗与工业

具有 LDO 的 GreenPAK 的优势

集成度高

  • 包含电源系统中常见的多种组件
    • 电源控制
    • 电源时序
    • 电源监控
    • 功率调节

外形小巧

  • 适用于小面积电路板的 2.0 x 3.0mm STQFN 封装

三模式 150mA LDO 稳压器

  • 模式 0:150mA 输出,静态电流为 ~60μA
  • 模式 1:100μA 输出,静态电流为 ~6μA
  • 旁路模式:类似于负载开关

GreenPAK 可配置宏单元的灵活性

  • 模拟比较器
  • 组合功能宏单元
  • 异步状态机 (ASM)
  • I2C 从协议接口

使用异步状态机进行电源时序

异步状态机 (ASM) 宏单元是驱动灵活电源时序架构的理想选择。 使用基于图形用户界面 (GUI) 的开发工具,用户可以快速定义工作状态、状态之间允许进行的转换以及驱动各个状态转换的信号的链接。 借助GreenPAK 其他宏单元,用户可以轻松地实现基于时间的状态转换(使用延迟宏单元)与逻辑功能(使用查找表)。 下方所示的状态机案例,在演示项目中用于驱动六个电源轨的电源时序信号以及依次开启四个 LDO 的信号。

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异步状态机示例

借助 GreenPAK 资源控制 LDO

这类器件中所包含的 LDO,使用户可以在运行期间动态控制输出的多个方面:

控制输出电压: 各个 LDO 均可支持两个输出电压,用户可以自主选择。 来自连接矩阵的内部信号可以在运行期间切换输出电压。

控制功耗: 各个 LDO 稳压器均可在 MODE0(支持全 150mA 输出的标准活动模式)以及 MODE1(最大 100μA 输出并且静态电消耗更低的低功耗模式)下工作。

负载开关模式: 各个 LDO 均有一个可供用户选择的选项,选项中的稳压器可以停下来进行调节,而电源 MOSFET 作为电源开关开启,将施加到 VIN 的电压直接传递至 VOUT.

通过 I2C 改变 LDO 行为: 以上列出的所有控制功能也可以通过 I2C 命令进行更改。

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