【導(dǎo)讀】專(zhuān)用集成電路(ASIC)是為目標(biāo)應(yīng)用(例如工業(yè),汽車(chē),IoT,移動(dòng),醫(yī)療和家庭自動(dòng)化)設(shè)計(jì)和優(yōu)化的系統(tǒng)。復(fù)雜的ASIC可能包含不同的組件,例如微處理器,接口和外圍功能,最終形成片上系統(tǒng)(SoC)。SoC的復(fù)雜設(shè)計(jì)需要額外的電源軌來(lái)提供不同的電流和電壓。這些應(yīng)該在仔細(xì)控制下單獨(dú)供電。
專(zhuān)用集成電路(ASIC)是為目標(biāo)應(yīng)用(例如工業(yè),汽車(chē),IoT,移動(dòng),醫(yī)療和家庭自動(dòng)化)設(shè)計(jì)和優(yōu)化的系統(tǒng)。復(fù)雜的ASIC可能包含不同的組件,例如微處理器,接口和外圍功能,最終形成片上系統(tǒng)(SoC)。SoC的復(fù)雜設(shè)計(jì)需要額外的電源軌來(lái)提供不同的電流和電壓。這些應(yīng)該在仔細(xì)控制下單獨(dú)供電。
復(fù)雜的PMIC包含幾個(gè)數(shù)字和模擬功能塊。模擬電路通過(guò)控制器調(diào)節(jié)感測(cè)和監(jiān)視,以控制上電排序和PMIC操作??刂破麟娐房梢匀菁{可編程序邏輯,微控制器或狀態(tài)機(jī)。標(biāo)準(zhǔn)電源管理包括使用DC-DC轉(zhuǎn)換器,低壓差(LDO)線(xiàn)性穩(wěn)壓器,安全功能和電壓監(jiān)控功能。
例如,智能手機(jī)具有強(qiáng)大的應(yīng)用處理器和為GPS,多個(gè)傳感器,藍(lán)牙,NFC,相機(jī),收音機(jī),Wi-Fi和蜂窩無(wú)線(xiàn)供電的輕巧電池所增強(qiáng)的屬性。這些手機(jī)結(jié)合了多個(gè)PMIC,可動(dòng)態(tài)管理使用情況和電池壽命。下面的圖1顯示了NXP引入的用于優(yōu)化不同模塊(例如,多處理器系統(tǒng)的計(jì)算,安全性和外圍設(shè)備)的Multiple PMIC概念。
圖1:用于復(fù)雜SoC的多個(gè)PMIC概念(圖片來(lái)源:NXP Semiconductors)
具有PMIC的PCB設(shè)計(jì)
功率密度,信號(hào)交叉耦合,組件放置和PCB層數(shù)是設(shè)計(jì)人員必須考慮的關(guān)鍵領(lǐng)域。在單個(gè)PMIC封裝中將多個(gè)電源進(jìn)行復(fù)雜的集成會(huì)使PCB設(shè)計(jì)變得困難。
在用不同的專(zhuān)用接地層,信號(hào)層和電源層對(duì)所述PCB布局進(jìn)行平面布置之前,必須先考慮PCB疊層(PCB層數(shù))。良好的層積對(duì)于差模發(fā)射,外部噪聲敏感性,共模發(fā)射,串?dāng)_和電氣性能至關(guān)重要。
組件的放置對(duì)于任何良好的PCB布局都是必不可少的??梢愿鶕?jù)特定應(yīng)用程序以不同的方式放置組件。每個(gè)PCB都必須進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,并且可能需要進(jìn)行多次權(quán)衡。在元件放置期間,從PMIC輸入引腳開(kāi)始至關(guān)重要,因?yàn)檩斎腚娙萜饔米鞅镜仉娫矗貏e是用于瞬態(tài)電源需求。
PMIC性能對(duì)于數(shù)據(jù)完整性至關(guān)重要,應(yīng)確保其不受諸如干擾和損壞之類(lèi)的危害。布局必須使攻擊者遠(yuǎn)離對(duì)噪聲敏感的信號(hào),并保護(hù)來(lái)自其他攻擊者的敏感信號(hào)。
平面和信號(hào)構(gòu)成了另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的PMIC路由布局注意事項(xiàng)。建議將第二層(在組件安裝層下面)用作接地層,因?yàn)镮C必須具有低阻抗接地。接地阻抗可通過(guò)輸入電容器之類(lèi)的組件有效地降低,從而通過(guò)連接產(chǎn)生低寄生效應(yīng)。接地層還可以充當(dāng)該組件安裝層上的電感性和電容性噪聲源的屏蔽層。
在為PMIC布線(xiàn)PCB時(shí),必須首先考慮降壓轉(zhuǎn)換器,因?yàn)榻祲恨D(zhuǎn)換器包括
開(kāi)關(guān)電源,而開(kāi)關(guān)電源具有集成在IC內(nèi)部的動(dòng)力總成。轉(zhuǎn)換器的接地引腳和輸入通常會(huì)傳送大量的高頻開(kāi)關(guān)電流。通過(guò)使用粗線(xiàn)布線(xiàn)將電感和電阻最小化。減小的電阻可將不必要的功率損耗降至最低,并且低電感可將開(kāi)關(guān)電壓尖峰降至最低,從而確保可靠的工作。最小為1 nH的走線(xiàn)電感可能會(huì)引起問(wèn)題。較粗的走線(xiàn)可為系統(tǒng)和轉(zhuǎn)換器提供高效,可靠的操作,并改善了線(xiàn)路瞬態(tài)響應(yīng)。如果輸入電容器和引腳保持靠近,則布線(xiàn)距離將保持最小,從而更容易實(shí)現(xiàn)低阻抗布線(xiàn)。這種布置的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是減少了電感耦合的機(jī)會(huì),因?yàn)檩斎胍_連接以超快的邊沿速率傳送開(kāi)關(guān)電流。
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