該解決方案在單芯片IC上集成多個開關(guān)穩(wěn)壓器、LDO和監(jiān)控/看門狗定時器

由于機(jī)器視覺系統(tǒng)的尺寸不斷變小，而這些系統(tǒng)的處理能力持續(xù)飛速增長，電源管理正進(jìn)一步成為新機(jī)器視覺系統(tǒng)的重要設(shè)計因素。目前，最新的FPGA和用于機(jī)器視覺系統(tǒng)的處理器有一個共同的要求，即需要多個供電軌供電。通常用于這些FPGA和處理器的電源要求使用多個分立式開關(guān)穩(wěn)壓器和LDO。

在這些分立式電源設(shè)計中，使用開關(guān)穩(wěn)壓器來為高電流內(nèi)核電軌供電，使用LDO為對噪聲更敏感、低電流的時鐘供電。更多新的集成式電源解決方案正在開發(fā)中，以便滿足更小的PCB面積要求，如機(jī)器視覺系統(tǒng)中。這些新的多通道集成式電源管理解決方案在單芯片IC中集成多個開關(guān)穩(wěn)壓器、LDO和監(jiān)控/看門狗定時器，極大地縮減了用于FPGA的典型多電軌電源解決方案的尺寸、成本和設(shè)計時間。隨著客戶設(shè)計周期的不斷縮短，產(chǎn)生多個電軌的單電源IC變得越來越重要，它們極為靈活且易于配置，因此單個多通道IC可快速用于不同的應(yīng)用或配置中，輕松減少設(shè)計時間以及新產(chǎn)品的上市時間。（見圖1。）

使用uPMU為FPGA和處理器供電的優(yōu)勢有：

經(jīng)濟(jì)有效的解決方案
電路板占位面積小
可輕松實現(xiàn)時序控制和電壓跟蹤
低噪聲、開關(guān)錯相工作，減少EMI
無需使用外部同步信號
使用簡便，不需要具有太多的電源專業(yè)知識
更少的元器件、更高的可靠性
讓我們詳細(xì)看看其中的四大重要優(yōu)勢：

解決方案尺寸

將多個開關(guān)降壓穩(wěn)壓器、LDO、電源監(jiān)控器和看門狗功能集成到單芯片解決方案中，可以大幅縮小多軌電源解決方案的PCB面積。ADP5034就是一個很好的范例，它是一款集成兩個300 mA LDO的雙通道降壓穩(wěn)壓器，采用24引腳LFCSP封裝。ADP5034在單個封裝中集成多個開關(guān)穩(wěn)壓器和LDO，實現(xiàn)新一代高集成度多路輸出穩(wěn)壓器，只需非常小的電路板空間。集成開關(guān)穩(wěn)壓器以3MHz開關(guān)頻率工作，允許使用非常小的片式電感，極大地減少解決方案的整體尺寸。ADP5034解決方案的整體尺寸僅為72 mm2。

易于使用

新產(chǎn)品的設(shè)計周期越來越短，初始階段易于設(shè)計、未來又能根據(jù)設(shè)計要求輕松修改的新型電源管理解決方案對于保證新產(chǎn)品發(fā)布日期日益重要。ADP5041多路輸出穩(wěn)壓器提供一個降壓穩(wěn)壓器和兩個300mA LDO，并集成上電復(fù)位功能和看門狗定時器以支持基于高可靠性處理器的系統(tǒng)。ADP5041的所有集成穩(wěn)壓器都有專用使能引腳，賦予電源設(shè)計工程師極大的靈活性，可以通過硬件使能或禁用各穩(wěn)壓器，無需任何軟件開銷，并且可以輕松控制三個電源軌的上電時序。各穩(wěn)壓器的輸出電壓利用外部電阻分壓器設(shè)置，電源設(shè)計工程師同樣可以利用這一點來輕松快捷地更改輸出電壓，從而滿足原型開發(fā)和新設(shè)計重用對不同輸出電壓組合的需求。多路輸出穩(wěn)壓器的各集成穩(wěn)壓器都有獨立的使能引腳和電阻可編程的輸出電壓，有助于降低電源設(shè)計的復(fù)雜度，縮短設(shè)計時間，加快新產(chǎn)品上市。

更少的元器件、更高的可靠性

圖2顯示分立式雙通道降壓穩(wěn)壓器和雙通道300 mA LDO組成的電源解決方案示例布局，以及單芯片ADP5034多路輸出穩(wěn)壓器示例布局。分立電源解決方案需要將22個器件貼裝在97mm2 PCB面積上，而ADP5034解決方案只需將19個器件貼裝在72mm2 PCB面積上。ADP5034解決方案所需的PCB面積減少35%，并且節(jié)省了貼裝3個器件的成本。如果考慮到采購、倉儲、貼裝、檢查成本，則在PCB上貼裝1個器件的成本可能高達(dá)3美分。PCB上貼裝的器件數(shù)目越多，生產(chǎn)出殘次品的風(fēng)險也就越大；通過減少PCB上貼裝的器件數(shù)目，便可降低生產(chǎn)成本，同時提升生產(chǎn)工藝的可靠性。

低噪聲解決方案

開關(guān)降壓穩(wěn)壓器上的專用MODE引腳可以通過微處理器GPIO端口方便地控制，迫使開關(guān)穩(wěn)壓器以恒定PWM模式工作。在輕負(fù)載下，開關(guān)穩(wěn)壓器以突發(fā)模式工作會產(chǎn)生寬帶噪聲，如果受電電路（收發(fā)器、ADC、音頻）對寬帶噪聲敏感，那么這種控制就是必需的。集成到這些多路輸出穩(wěn)壓器中的LDO具有1.7 V至5.5 V的輸入電壓范圍，配合一個降壓穩(wěn)壓器使用時，低輸入電壓使得LDO能夠提供極高效率的低噪聲輸出。例如，降壓穩(wěn)壓器可以用作前置穩(wěn)壓器，實現(xiàn)5V輸入到1.8V輸出的高效率壓降，然后將此1.8V電壓施加于LDO的輸入端，以提供極低噪聲的1.2V輸出電壓，從而以非常高的效率從5V初始輸入為極敏感的模擬電路供電。集成LDO具有高PSRR（即便Vin-Vout裕量較低）和低內(nèi)部噪聲，穩(wěn)壓器之間的串?dāng)_已被降至最小。為噪聲敏感型電路供電時，所有這些特性都很重要。