Solutions PMIC de Microchip
Solutions PMIC de MicrochipDate de publication: 09-04-2021 🕒 5 min de lecture
Les systèmes à microprocesseurs font partie des appareils électroniques qui sont de plus en plus présents dans notre environnement. Ils sont utilisés, entre autres, dans les appareils électroménagers et électroniques, dans les applications du secteur automobile et dans les contrôleurs d’automatisation industrielle. Simultanément aux exigences croissantes en matière de sécurité, de précision et d’efficacité de tels systèmes, les circuits contenant des microcontrôleurs et des microprocesseurs sont étendus avec de nouveaux éléments périphériques : mémoire non volatile, mémoire de fonctionnement, capteurs et transducteurs qui principalement doivent interagir avec l’environnement, mais aussi surveiller l’état de l’appareil lui-même. Il existe également une demande croissante en HMI (Human-Machine Interface), qui est actuellement le plus souvent obtenue grâce à l’implémentation d’une interface utilisateur graphique (GUI). Ceci ensuite implique la nécessité d’utiliser des écrans graphiques, des panneaux tactiles, etc. Tous ces facteurs se traduisent de manière significative par la charge sur les systèmes d’alimentation présents dans les systèmes à microprocesseurs.
Les composants précités ont souvent des exigences de tension différentes et le courant consommé varie en fonction des opérations effectuées. De plus, chaque élément introduit des interférences spécifiques pour lui et même si elles sont minimes, elles peuvent affecter de manière significative (et négative) le fonctionnement de l’ensemble de l’application. Pour ces raisons, il est nécessaire d’utiliser des systèmes hautement efficaces et fiables qui garantissent une alimentation électrique stable aux composants faisant partie d’un dispositif. Ces circuits sont appelés PMIC, c’est-à-dire Power Management IC (Power Management IC). Il doivent fournir une tension constante et préprogrammée pour tous les composants présents dans le système, ainsi que la surveillance de l’alimentation et de sa régulation en fonction des conditions de fonctionnement variables de l’appareil (température, consommation électrique).
Le catalogue TME comprend un certain nombre de composants qui répondent aux exigences mentionnées ci-dessus. Cependant, pour les systèmes basés sur les solutions de Microchip, la meilleure pratique consistera à se tourner vers les solutions PMIC proposées par le fabricant. Nous allons présenter dans la suite deux familles de produits de l’offre de Microchip qui répondront sûrement aux exigences des concepteurs non seulement en termes d’alimentation efficace et stable, mais qui aideront également à miniaturiser les circuits électroniques conçus.
Pas seulement des microcontrôleurs PIC
La société Microchip Technology est principalement connue comme producteur de microcontrôleurs et de microprocesseurs de haute qualité. Cependant, ce fournisseur possède également un large portefeuille de circuits analogiques et d’interface. Les solutions de Microchip se caractérisent par un haut degré d’intégration. L’offre de systèmes analogiques et d’interface du constructeur comprend les circuits : linéaire, d’interface, de surveillance et de contrôle de la température, de la puissance, de l’alimentation et de la charge de la batterie, ainsi que des circuits numériques et analogiques (convertisseurs) ainsi que des composants de sécurité et de protection de l’information. Beaucoup de ces solutions sont disponibles directement à partir du catalogue TME y compris les circuits PMIC sur lesquels nous nous concentrons dans la suite.
Circuits analogiques et mixtes de Microchip
Circuits PMIC pour les systèmes à microprocesseurs
MCP16501 et MCP16502 constituent deux familles les plus importantes de produits PMIC de Microchip. La deuxième famille est une solution plus avancée, conçue pour des circuits complexes. Dans tous les deux cas, le fabricant souligne que premièrement il a eu l’intention de réduire le nombre de composants externes nécessaires et de procéder à une miniaturisation poussée par rapport aux systèmes classiques de stabilisation d’alimentation. Microchip estime que l’utilisation des produits proposés par cette marque permet d’économiser jusqu’à 60% d’espace de PCB destiné pour la construction de circuits de gestion d’alimentation au sens classique du terme. Ce qui est important c’est que cela se fait sans changement significatif du coût de mise en œuvre. Ces produits sont destinés aux industries de la robotique industrielle, de l’informatique, des consommateurs, de l’automobile et de la communication. Il convient de souligner ici que les systèmes MCP16501 et MCP16502 ont été conçus principalement pour fonctionner avec les microprocesseurs des familles SAM9X6, SAMA5D3, SAMA5D4 et SAMA5D2.
Circuits MCP16501
La tension d’entrée dans les circuits MCP16501 est de 2,7 V à 5,5 V CC – cette gamme est adaptée à une alimentation par des batteries lithium-ion et lithium-polymère, ce qui est particulièrement important dans le cas de dispositifs IoT et d’autres équipements d’appareils mobiles. Les circuits ont 3 canaux DC-DC avec un courant de sortie maximum de 1A. De plus, l’utilisateur a à sa disposition un stabilisateur LDO (low-dropout) activé par un envoi d’un signal à une broche dédiée.
La tension générée par le MCP16501 se caractérise par la précision (tolérance 1%) et la stabilité requises pour le fonctionnement avec les mémoires DDR (1,2V, 1,35V, 1,8V, selon le type de mémoire) et des cœurs de microprocesseur (1.0V, 1.15V, 1.25V) , il est également compatible avec les circuits logiques basse tension, c’est-à-dire alimentés avec des tensions de 1.0V à 3.6V. Puisque le fabricant a assuré une compatibilité totale avec ses produits, cette série prend en charge le fonctionnement des microprocesseurs dans des modes de consommation d’énergie réduite (y compris en mode veille). Le PMIC lui-même en mode veille consomme environ 6 µA et 250 µA en mode d’inactivité. La plage de températures de fonctionnement du système est de -40°C à +125°C. Il dispose d’une protection thermique intégrée et contre les surcharges. Les systèmes sont disponibles dans un boîtier VQFN de 24 avec des dimensions de 4 x 4 mm
Système de gestion d’alimentation proposé par Microchip, boîtier VQFN24 avec des dimensions 4x4mm.
Circuits MCP16502
Les éléments de la série MCP16501 satisferont pleinement les exigences des systèmes de microprocesseurs plus petits. Cependant, dans les applications plus exigeantes, il peut être nécessaire d’utiliser les circuits de famille MCP16502. Ils sont plus grands (boîtier VQFN 32 à broches, dimensions 5x5 mm), mais ils offrent des fonctionnalités supplémentaires. Ces circuits ont été conçus pour pouvoir fonctionner avec la technologie telle que DVS (dynamic voltage scaling) – l’une des méthodes d’économie d’énergie dans les appareils mobiles. La série MCP16502 dispose de 4 canaux de stabilisateurs DC-DC et deux sorties pour les régulateurs LDO externes. Grâce à l’interface I2C, le circuit communique avec l’unité maître (MASTER) du système.
Grâce à l’utilisation de boutons et de fonctions de commutation séquentielle (activation/désactivation des périphériques suivants selon l’ordre défini), il peut s’agir d’un système de gestion de l’alimentation entièrement intégré de l’appareil cible, ce qui économisera également de l’espace sur le PCB et également le temps consacré à la conception et à la production. Microchip propose la version MCP16502 qui est certifiée AEC-Q100, c’est-à-dire pour les applications automobiles.
Kits d’évaluation
Les clients intéressés par l’implémentation des MCP16501 et MCP16502 dans leurs projets peuvent profiter des kits d’évaluation préparés par Microchip. Il s’agit de produits marqués respectivement par les références ADM01123 et DT100105. Grâce à ces articles, le concepteur peut réaliser des tests complets de fonctionnement PMIC – de stabilité de la puissance sous charge dans le circuit cible, de réglages pour tous les canaux, etc. Dans le cas du DT100105, nous avons également un accès au bus d’interface I2C qui permet de configurer et contrôler le MCP16502.
De plus, il est à noter que le MCP16502 a été inclus dans les kits de développement dédiés au processeur SAMA5D2 (EV26C77A) et aux modules ATSAMA5D27-SOM1 (ATSAMA5D27-SOM1-EK1) et ATSAMA5D27-WLSOM1 (DM320117).
Kits d’évaluation Microchip PMIC
