Soluciones PMIC de Microchip
Soluciones PMIC de MicrochipFecha de publicación: 09-04-2021 🕒 5 lectura min
Los sistemas de microprocesador son un elemento cada vez más común de los dispositivos electrónicos presentes en nuestro entorno. Se utilizan, entre otras cosas, en electrodomésticos y electrónica, en aplicaciones del segmento de automoción y en controladores de automatización industrial. Junto con los crecientes requisitos de seguridad, precisión y eficiencia de dichos sistemas, los circuitos que contienen microcontroladores y microprocesadores se amplían con nuevos elementos periféricos: memoria no volátil, memoria operativa, sensores y transductores cuya tarea principal es interactuar con el medio ambiente, sino también monitoreando el estado del dispositivo en sí. También existe una creciente demanda de HMI (Interfaz humano/máquina), que actualmente se logra con mayor frecuencia implementando una interfaz gráfica de usuario (GUI). Esto, a su vez, conlleva la necesidad de utilizar pantallas gráficas, paneles táctiles, etc. Todos estos factores se traducen significativamente en la carga sobre los sistemas de potencia presentes en los sistemas de microprocesadores.
Los componentes enumerados a menudo tienen diferentes requisitos de voltaje y la corriente consumida por ellos varía según las operaciones realizadas. Además, cada elemento introduce perturbaciones específicas, incluso si son mínimas, pero en total, pueden afectar significativamente (y negativamente) el funcionamiento de toda la aplicación. Por lo tanto, existe la necesidad de usar sistemas altamente eficientes y confiables que garanticen un suministro de energía estable a los componentes de los que está hecho el dispositivo. Dichos circuitos se denominan PMIC, es decir, IC de administración de energía (IC de administración de energía). Su tarea es proporcionar una tensión constante y preprogramada para todos los componentes presentes en el sistema, así como monitorizar la fuente de alimentación y su regulación en función de las condiciones variables de funcionamiento del dispositivo (temperatura, consumo de energía).
En el catálogo de TME, puede encontrar una serie de componentes que cumplen con los requisitos mencionados anteriormente. Sin embargo, para los sistemas de la marca Microchip, la mejor práctica será recurrir a las soluciones PMIC proporcionadas por el fabricante. A continuación, analizaremos dos familias de productos de la oferta de Microchip, que seguramente cumplirán con los requisitos de los diseñadores no solo en términos de suministro de energía eficiente y estable, sino que también ayudarán a miniaturizar los circuitos electrónicos diseñados.
No solo microcontroladores PIC
La empresa Microchip Technology es conocida principalmente como fabricante de microcontroladores y microprocesadores de alta calidad. Sin embargo, este proveedor también tiene una amplia cartera de circuitos analógicos y de interfaz. Las soluciones de microchip tienen un alto grado de integración. La oferta de sistemas analógicos y de interfaz del fabricante incluye los siguientes sistemas: lineal, interfaz, monitoreo y control de temperatura, potencia, potencia y carga de la batería, así como sistemas digitales/analógicos (convertidores), así como componentes de seguridad y protección de la información. Muchas de estas soluciones están disponibles directamente en el catálogo de TME. Incluyendo circuitos PMIC en los que nos centraremos a continuación.
Circuitos analógicos y mixtos de Microchip
Circuitos PMIC para sistemas de microprocesadores
Las dos familias más importantes de productos PMIC de Microchip son MCP16501 y MCP16502. Esta última es una solución más avanzada, pensada para circuitos complejos, en ambos casos el fabricante destaca que uno de sus principales objetivos era reducir el número de componentes externos necesarios y realizar una miniaturización de gran alcance con relación a los sistemas clásicos de estabilización de potencia. Microchip estima que el uso de los productos ofrecidos por esta marca ahorra hasta un 60% del espacio de PCB para la construcción de circuitos de administración de energía en el sentido clásico. Más importante aún, sin un cambio significativo en el costo de implementación. Estos productos están diseñados para robótica industrial, informática, consumo, así como para las industrias automotriz y de comunicaciones. Vale la pena enfatizar aquí que los sistemas MCP16501 y MCP16502 fueron diseñados principalmente para trabajar con microprocesadores de las familias SAM9X6, SAMA5D3, SAMA5D4 y SAMA5D2.
Circuitos MCP16501
La tensión de entrada en los sistemas MCP16501 varía de 2.7V a 5.5V DC; este rango está adaptado para ser alimentado por baterías de iones de litio y de polímero de litio, especialmente importante en el caso de IoT y otros equipos de dispositivos móviles. Los circuitos tienen 3 canales DC -DC con una corriente de salida máxima de 1A. Además, el usuario tiene a su disposición un estabilizador LDO (low-dropout) activado enviando una señal a un pin dedicado.
El voltaje generado por el MCP16501 se caracteriza por la precisión (tolerancia 1%) y la estabilidad requerida para trabajar con memoria DDR (1.2V, 1.35V, 1.8V, dependiendo del tipo de memoria) y núcleos de microprocesador (1.0V, 1.15V, 1.25V) , también es compatible con circuitos lógicos de bajo voltaje, es decir, se suministra con voltajes de 1.0V a 3.6V. Dado que el fabricante ha garantizado la compatibilidad total con sus productos, la serie admite el funcionamiento de microprocesadores en modos de consumo de energía reducido (incluido el reposo). PMIC solo en modo de espera consume aproximadamente 6 µA y 250 µA en modo de espera. Rango de temperatura de funcionamiento del sistema de -40°C a +125°C. Tiene protección térmica y de sobrecarga incorporada. Los sistemas están disponibles en una carcasa VQFN de 24 ”con dimensiones de 4x4 mm.
Circuito de administración de energía de Microchip, chasis VQFN24 de 4x4mm.
Circuitos MCP16502
Los elementos de la serie MCP16501 satisfarán completamente las necesidades de los sistemas de microprocesadores más pequeños. Sin embargo, en aplicaciones más exigentes, puede ser necesario utilizar la familia MCP16502. Son más grandes (carcasa VQFN de 32 \ pines, 5x5 mm), pero ofrecen una funcionalidad adicional. Estos circuitos han sido diseñados con tecnología como DVS (dynamic voltage scaling) en mente, uno de los métodos para ahorrar energía en dispositivos móviles. La serie MCP16502 tiene 4 canales de estabilizadores DC-DC y dos salidas para reguladores LDO externos. Usando la interfaz I2C, el sistema se comunica con el MASTER. Gracias al uso de botones y funciones de conmutación secuencial (encender/apagar periféricos posteriores según un orden establecido), puede ser un sistema de administración de energía totalmente integrado del dispositivo de destino, que ahorrará tanto espacio en la PCB como como tiempo dedicado al diseño y la producción. Microchip ofrece la versión MCP16502 que tiene certificación AEC\Q100, es decir, para aplicaciones automotrices.
Conjuntos de evaluación
Los clientes interesados en la implementación de los chips MCP16501 y MCP16502 en sus proyectos pueden utilizar los kits de evaluación preparados por Microchip. Estos son productos con las designaciones ADM01123 y DT100105 respectivamente. Gracias a estos artículos, el diseñador puede realizar pruebas exhaustivas del funcionamiento del PMIC – estabilidad de potencia bajo carga en el circuito de destino, configuración de todos los canales, etc. En el caso de DT100105, también tenemos acceso al Bus de interfaz I2C, mediante el cual se configura y verifica el MCP16502.
Además, cabe destacar que el chip MCP16502 se incluyó en los conjuntos de desarrollo dedicados al procesador SAMA5D2 (EV26C77A) y los módulos ATSAMA5D27-SOM1 (ATSAMA5D27-SOM1-EK1) y ATSAMA5D27-WLSOM1 (DM320117).
Conjuntos de evaluación Microchip PMIC
