在為應(yīng)用處理器供電時(shí)，硬件工程師通常不會(huì)考慮降壓轉(zhuǎn)換器在電源管理集成電路 ( PMIC )中的感測(cè)連接的位置。我們可能會(huì)想，“降壓轉(zhuǎn)換器的檢測(cè)引腳必須連接到輸出。有什么好考慮的？” 好吧，許多應(yīng)用處理器使用電壓縮放來(lái)最小化電源電壓，以降低功耗和結(jié)溫。最小化電源電壓需要嚴(yán)格的電壓容差，以提供盡可能低的電源電壓，而要考慮的一種此類電壓容差是通過(guò)印刷電路板 PCB 走線的電源電流的 I*R 壓降。
例如，評(píng)估板上 2 英寸長(zhǎng)、1 英寸寬、0.5 盎司銅的走線具有大約 8mΩ 的電阻。最大負(fù)載為 5A 時(shí)，從 PMIC 輸出到處理器輸入的壓降可能高達(dá) 40mV。AM57xx處理器以 10mV 的步長(zhǎng)提供目標(biāo)電壓，遠(yuǎn)小于這個(gè) 40mV 的變化。那么你如何改進(jìn)這一點(diǎn)呢？
任何 PCB 走線都必須有電阻，因此我們無(wú)法消除 I*R 壓降。但一種解決方案是將降壓檢測(cè)引腳連接到負(fù)載而不是降壓輸出電容器。如果 PMIC 調(diào)節(jié)至 1.2V，它將調(diào)節(jié)輸出電壓，以便無(wú)論負(fù)載電流如何，在負(fù)載上都可以看到 1.2V。將感測(cè)連接路由到其中一個(gè)大容量電容器的好地方，盡可能靠近處理器電源引腳。
圖 1 顯示了使用上述示例數(shù)字在降壓上使用遙感的示例布局。走線電阻約為 8mΩ，負(fù)載電流為 5A，從 PMIC 輸出到處理器電源引腳有 40mV 的壓降。由于檢測(cè)電壓被路由到處理器，PMIC 在負(fù)載處將其目標(biāo)調(diào)節(jié)為 1.18V，如圖 1 中反饋線上的紅色所示。
圖 1：PMIC 電源走線和遙感連接（紅色）。電壓梯度從藍(lán)色（較高電壓）變?yōu)榧t色（較低電壓）
在電路板上布線感測(cè)引腳時(shí)，我們需要屏蔽噪聲。確保將感測(cè)線遠(yuǎn)離電路板上的其他開(kāi)關(guān)線。我還建議在上方和下方使用電源或接地層屏蔽感應(yīng)線。如果穩(wěn)壓器具有差分感測(cè)功能——這意味著它有一個(gè)感測(cè)輸出和一條感測(cè)接地線——將兩條線平行布線以降低共模噪聲。圖 2 顯示了使用TPS659037穩(wěn)壓器 SMPS12的差分反饋路由示例。
TPS659037 器件是一款集成式電源管理 IC (PMIC)。該器件提供七個(gè)可配置的降壓轉(zhuǎn)換器，輸出電流高達(dá) 6A，可用于存儲(chǔ)器、處理器內(nèi)核、輸入/輸出 (I/O) 或 LDO 預(yù)穩(wěn)壓。其中一個(gè)可配置的降壓轉(zhuǎn)換器與另一個(gè) 3A 穩(wěn)壓器組合后可提供高達(dá) 9A 的輸出電流。所有這些降壓轉(zhuǎn)換器均可與頻率介于 1.7MHz 至 2.7MHz 之間的外部時(shí)鐘源或頻率為 2.2MHz 的內(nèi)部備用時(shí)鐘同步。
TPS659037 器件提供七個(gè)供外部使用的 LDO 穩(wěn)壓器。這些 LDO 穩(wěn)壓器可由系統(tǒng)電源或經(jīng)過(guò)預(yù)穩(wěn)壓的電源供電。上電和斷電控制器是可配置的，能夠支持所有上電和斷電序列（基于 OTP）。TPS659037 器件包含一個(gè) 32kHz RC 振蕩器，可在上電和斷電過(guò)程中對(duì)所有資源進(jìn)行排序。在需要快速啟動(dòng)的情況下，也可使用 16MHz 晶體振蕩器來(lái)快速為系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的 32kHz 頻率。所有 LDO 和 SMPS 轉(zhuǎn)換器均可由 SPI 或 I2C 接口或通過(guò)電源請(qǐng)求信號(hào)進(jìn)行控制。此外，電壓調(diào)節(jié)寄存器允許將 SMPS 轉(zhuǎn)換為 SPI、I2C 或頂部/底部控制所需的不同電壓。
每種封裝中都有一個(gè)專用引腳可配置為上電序列的一部分，用于控制外部資源。該器件具備通用輸入輸出 (GPIO) 功能，兩個(gè) GPIO 均可配置為上電序列的一部分，用于控制外部資源。電源請(qǐng)求信號(hào)通過(guò)啟用電源模式控制功能來(lái)實(shí)現(xiàn)電源優(yōu)化。該器件包含一個(gè)帶有三個(gè)外部輸入通道的通用 ∑-Δ 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (GPADC)。
七個(gè)降壓開(kāi)關(guān)模式電源 (SMPS) 穩(wěn)壓器：
· 其中一個(gè)輸出為 0.7V-1.65V/6A（階躍為 10mV）
· 支持?jǐn)?shù)字電壓調(diào)節(jié) (DVS) 控制的雙相配置
· 其中一個(gè)輸出為 0.7V-1.65V/4A（階躍為 10mV）
· 支持 DVS 控制的雙相配置
· 其中一個(gè)輸出為 0.7V-3.3V/3A（階躍為 10mV 或 20mV）
· 單相配置
· 該穩(wěn)壓器可搭配 6A 穩(wěn)壓器構(gòu)成 9A 三相穩(wěn)壓器（通過(guò) DVS 控制）
· 兩個(gè) 0.7V-3.3V/2A（步長(zhǎng)為 10mV 或 20mV）
· 單相配置
· 一個(gè)支持 DVS 控制的穩(wěn)壓器，也可配置成 3A 穩(wěn)壓器
· 兩個(gè) 0.7V-3.3V/1A（步長(zhǎng)為 10mV 或 20mV）
· 單相配置
· 一個(gè)支持 DVS 控制的穩(wěn)壓器
· 除 1A SMPS 穩(wěn)壓器外的所有穩(wěn)壓器均支持輸出電流測(cè)量
· 雙相和三相穩(wěn)壓器均支持差分遙感（輸出和接地）
· 通過(guò)硬件和軟件控制的 Eco-mode?高達(dá) 5mA，靜態(tài)電流為 15μA
· 短路保護(hù)
· 電源正常指示（電壓和過(guò)流指示）
圖 2：差分布線反饋顯示輸出電壓反饋（紅色）、接地反饋（橙色）和封裝外形（白色）
感應(yīng)引腳布線只是 PMIC 布局指南的一個(gè)方面。如需更多布局指南，請(qǐng)參見(jiàn)器件數(shù)據(jù)手冊(cè)的布局部分。
