Soluções PMIC da Microchip
Soluções PMIC da MicrochipData de publicação: 09-04-2021 🕒 5 min de leitura
Os sistemas de microprocessador são um elemento cada vez mais comum dos dispositivos eletrónicos que existem à nossa volta. São utilizados, entre outras coisas, em eletrodomésticos e eletrónica, em aplicações do segmento automóvel e em controladores de automatização industrial. Acompanhando os crescentes requisitos de segurança, precisão e eficiência destes sistemas, os circuitos que contêm microcontroladores e microprocessadores são alargados com novos elementos periféricos: memória não volátil, memória operacional, sensores e transdutores cuja tarefa principal é interagir com o meio ambiente, mas também monitorizar o estado do próprio dispositivo. Também existe uma crescente necessidade de HMI (interface humano/máquina), que atualmente se consegue com maior frequência implementando uma interface gráfica de utilizador (GUI). Isto, por sua vez, implica a necessidade de utilizar ecrãs gráficos, painéis táteis, etc. Todos estes fatores se traduzem de forma significativa na carga sobre os sistemas de potência presentes nos sistemas de microprocessador.
Os componentes enumerados têm muitas vezes diferentes requisitos de tensão, e a corrente por eles consumida varia consoante as operações realizadas. Além disso, cada elemento introduz perturbações específicas que, mesmo sendo mínimas, no total podem afetar significativamente (e negativamente) o funcionamento de toda a aplicação. Portanto, é necessário usar sistemas altamente eficientes e confiáveis que garantam um fornecimento de energia estável aos componentes que formam o dispositivo. Tais circuitos são denominados PMIC (circuitos integrados de gestão de energia). A sua tarefa é fornecer uma tensão constante e pré-programada a todos os componentes presentes no sistema, bem como monitorizar a fonte de alimentação e a sua regulação em função das condições variáveis de funcionamento do dispositivo (temperatura, consumo de energia).
No catálogo da TME, pode encontrar uma série de componentes que cumprem os requisitos referidos anteriormente. No entanto, para os sistemas da marca Microchip, o melhor será recorrer às soluções PMIC oferecidas pelo fabricante. Em seguida, analisaremos duas famílias de produtos da Microchip que, com toda a certeza, não só cumprirão os requisitos dos developers em termos de fornecimento de energia eficiente e estável, como também ajudarão a miniaturizar os circuitos eletrónicos desenhados.
Mais do que microcontroladores PIC
A empresa Microchip Technology é conhecida principalmente como fabricante de microcontroladores e microprocessadores de alta qualidade. No entanto, este fornecedor tem também um vasto portefólio de circuitos analógicos e de interface. As soluções da Microchip têm um alto nível de integração. A oferta de sistemas analógicos e de interface do fabricante inclui os seguintes sistemas: linear, interface, monitorização e controlo de temperatura, potência, potência e carga da bateria, bem como sistemas digitais/analógicos (conversores) e componentes de segurança e proteção da informação. Muitas destas soluções estão disponíveis diretamente no catálogo da TME, incluindo os circuitos PMIC nos quais nos focaremos em seguida.Circuitos analógicos e mistos da Microchip
Circuitos PMIC para sistemas de microprocessador
As duas famílias mais importantes de produtos PMIC da Microchip são a MCP16501 e a MCP16502. Esta última é uma solução mais avançada, pensada para circuitos complexos. Em ambos os casos, porém, o fabricante destaca que um dos seus principais objetivos era reduzir o número de componentes externos necessários e conseguir uma miniaturização de grande alcance em comparação com os sistemas clássicos de estabilização de potência. A Microchip estima que o uso dos produtos oferecidos pela marca poupe até 60% do espaço da PCB em relação à construção de circuitos de gestão de energia no sentido clássico. Mais importante ainda, sem uma mudança significativa do custo de implementação. Estes produtos foram concebidos para robótica industrial, informática, consumo, bem como para as indústrias automóvel e de comunicações. Vale a pena destacar que os sistemas MCP16501 e MCP16502 foram desenhados principalmente para trabalhar com microprocessadores das famílias SAM9X6, SAMA5D3, SAMA5D4 e SAMA5D2.
Circuitos MCP16501
A tensão de entrada nos sistemas MCP16501 varia entre 2.7 V e 5.5 V CC; esta faixa está adaptada para ser alimentada por baterias de iões de lítio e de polímero de lítio, o que é especialmente importante no caso da IoT e outros equipamentos de dispositivos móveis. Os circuitos têm 3 canais CC-CC com uma corrente de saída máxima de 1 A. Além disso, o utilizador tem à sua disposição um estabilizador LDO (low-dropout) ativado pelo envio de um sinal a um pino dedicado.
A tensão gerada pelo MCP16501 caracteriza-se pela precisão (tolerância de 1%) e estabilidade necessárias para trabalhar com memória DDR (1.2 V, 1.35 V, 1.8 V, consoante o tipo de memória) e núcleos de microprocessador (1.0 V, 1.15 V, 1.25 V). Também é compatível com circuitos lógicos de baixa tensão, isto é, é fornecida com tensões de 1.0 V a 3.6 V. Dado que o fabricante garantiu a compatibilidade total com os seus produtos, a série admite o funcionamento de microprocessadores em modos de baixo consumo de energia (incluindo o modo de repouso). Os circuitos PMIC consomem aproximadamente 6 µA e 250 µA em modo de espera, com uma faixa de temperatura de funcionamento do sistema de -40 °C a +125 °C. Têm proteção térmica e de sobrecarga incorporada. Os sistemas estão disponíveis numa carcaça VQFN de 24’’ com dimensões de 4x4 mm.
Circuito de gestão de energia da Microchip, chassi VQFN24 de 4x4 mm.
Circuitos MCP16502
Os componentes da série MCP16501 satisfazem plenamente as necessidades dos sistemas de microprocessador mais pequenos. No entanto, em aplicações mais exigentes, pode ser necessário utilizar a família MCP16502. São maiores (carcaça VQFN de 32 pinos, 5x5 mm), mas oferecem uma funcionalidade adicional. Estes circuitos foram desenhados com a tecnologia DVS (Dynamic Voltage Scaling) em mente, um dos métodos de poupança de energia em dispositivos móveis. A série MCP16502 tem 4 canais de estabilizadores CC-CC e duas saídas para reguladores LDO externos. Usando a interface I2C, o sistema comunica com o MASTER. Graças ao uso de botões e funções de comutação sequencial (ligar/desligar periféricos posteriores segundo uma ordem estabelecida), pode ser um sistema de gestão de energia ao dispositivo de destino totalmente integrado, que poupará tanto espaço na PCB como tempo dedicado à sua conceção e produção. A Microchip oferece a versão MCP16502 com certificação AEC-Q100, ou seja, para aplicações automóveis.
Kits de avaliação
Os clientes interessados na implementação dos chips MCP16501 e MCP16502 nos seus projetos podem utilizar os kits de avaliação preparados pela Microchip. São os produtos com as designações ADM01123 e DT100105, respetivamente. Graças a estes artigos, o developer pode realizar testes exaustivos do funcionamento do PMIC – estabilidade de potência sob carga no circuito de destino, configuração de todos os canais, etc. No caso do DT100105, também tem acesso ao Bus de interface I2C, que permite configurar e testar o MCP16502.
Além disso, cabe destacar que o chip MCP16502 foi incluído nos kits de desenvolvimento dedicados ao processador SAMA5D2 (EV26C77A) e aos módulos ATSAMA5D27-SOM1 (ATSAMA5D27-SOM1-EK1) e ATSAMA5D27-WLSOM1 (DM320117).
Conjuntos de avaliação Microchip PMIC
