Microchip以微控制器（Microcontroller）為核心產(chǎn)品，除了不斷自行開發(fā)新技術(shù)，亦透過公司合併來強(qiáng)化核心產(chǎn)品佈局。目前除提供8/16/32位元微控制器外，也增加了高階微處理器（Microprocessor，MPU）（如Arm® Cortex®-A5）及SoC FPGA（內(nèi)含5 RISC-V核心）來滿足不同系統(tǒng)應(yīng)用的需求。
除了核心控制器外，系統(tǒng)電源管理及運(yùn)作，特別是針對(duì)FPGA或MPU等高階控制器，提供符合系統(tǒng)運(yùn)作範(fàn)圍的穩(wěn)定及高效率電源外，整個(gè)電源系統(tǒng)的開關(guān)時(shí)序也是相當(dāng)重要以滿足系統(tǒng)正常工作。過去常以幾個(gè)分離式DC/DC電源加上被動(dòng)元件調(diào)整來控制電源時(shí)序，不僅複雜而且佔(zhàn)電路板空間，智慧型電源管理晶片（PMIC：Power Management Integrated Circuit）因應(yīng)開發(fā)來解決多組電源管理與時(shí)序問題（見圖二）。Microchip提供多種PMIC解決方案，開發(fā)人員在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)可一起考慮（見圖三）。
本文主要介紹最新推出的MCP16701智慧型多組電源管理晶片方案，及其優(yōu)點(diǎn)和控制方式。根據(jù)圖四的MCP16701電源規(guī)格概要，此晶片提供8組DC/DC降壓電源（每組提供1.5A電流驅(qū)動(dòng)能力，最多可4組並聯(lián)以提供6A電流輸出），還包含4個(gè)LDO（每個(gè)提供300 mA輸出）及一個(gè)LDO控制器，透過外部電晶體來提供較大輸出電流能力。
在精密且複雜的高階電子控制系統(tǒng)中，除了主控制器，系統(tǒng)通常還包括記憶體、通信模組以及周邊感測器等構(gòu)成元件。這樣的架構(gòu)需要多組電源搭配及支持較高電流輸出已成為普遍需求。尤其是在系統(tǒng)開關(guān)機(jī)的時(shí)序管理和電壓輸出穩(wěn)定性方面，都是基本技術(shù)要求。MCP16701具有智慧型多組電源管理特性，能夠藉由一顆電源晶片有效滿足整個(gè)系統(tǒng)5V以下的供電需求，大幅提升硬體的整合性設(shè)計(jì)（見圖五）。
在規(guī)劃 MCP16701 的電源管理方式時(shí)，Microchip 提供了一套 PC 介面，藉由 MCP2221A（USB 轉(zhuǎn) I2C 模組）與板上的 PMIC MCP16701 進(jìn)行通訊。研發(fā)人員於開發(fā)初期透過軟體介面調(diào)整電源安排及時(shí)序，確認(rèn)動(dòng)作正常穩(wěn)定後再將整組設(shè)定資料燒錄到MCP16701內(nèi)部非揮發(fā)記憶體，下次開機(jī)就會(huì)照規(guī)劃之電源安排及時(shí)序運(yùn)作。設(shè)定值也可以整組輸出成檔案，量產(chǎn)時(shí)可以透過外部燒錄系統(tǒng)下載，不用每個(gè)晶片調(diào)整。
另外由於 MCP16701 提供了 I2C 通訊介面，研發(fā)人員可以將其連結(jié)到主控制IC，於省電休眠時(shí)可以對(duì)於不需要的電源進(jìn)行關(guān)閉，或是搭配外部不同系統(tǒng)電源需求，亦可透過通信介面及時(shí)調(diào)整（見圖六及圖七）。
除電源以外，多個(gè)多核心高速處理器及大量記憶體的大電流運(yùn)作時(shí)，系統(tǒng)長時(shí)間處於高溫動(dòng)作，如何即時(shí)監(jiān)控溫度及電壓電流穩(wěn)定性、通知處理器工作速度調(diào)整、適時(shí)關(guān)掉不必要之周邊裝置及應(yīng)用軟體、啟動(dòng)風(fēng)扇降溫及減少耗電，避免系統(tǒng)因過熱過載而當(dāng)機(jī)就相對(duì)重要（見圖八）。
Microchip提供多點(diǎn)溫度監(jiān)控產(chǎn)品如EMC1414為例，搭配外部電晶體或連接到CPU/GPU的內(nèi)部溫度電晶體，就能提供4組電路板上及核心處理器之溫度監(jiān)控）。在系統(tǒng)電源監(jiān)控部分，以PAC1954為例，搭配不同的電阻阻值量測電流及電壓，就能提供4組系統(tǒng)電源之即時(shí)監(jiān)控各個(gè)處理器及記憶體的大電流運(yùn)作，並計(jì)算及記錄累積功率消耗。透過I2C串列式通信介面回報(bào)主控制器，能大大減少主控制器因?qū)崟r(shí)監(jiān)控而對(duì)系統(tǒng)造成的負(fù)擔(dān)，亦同時(shí)增加系統(tǒng)穩(wěn)定性（詳細(xì)規(guī)格及通信協(xié)定請(qǐng)參考相關(guān)規(guī)格書）。
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本文作者為：Microchip現(xiàn)場應(yīng)用工程師經(jīng)理 朱文國
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