浅谈5G 集成电源排序

电子系统的电源要求变得相当苛刻，设计人员面临排序问题，有机会满足各种电压要求并最大限度地减少热效应。

Dialog 灵活且可扩展的 GreenPAK 技术与 TDK 的直流负载点 （POL ） 模块相结合，为高级嵌入式、物联网和 5G 工业控制应用提供了一个紧凑的解决方案。这两种技术的结合特别适合高密度工业计算应用。

“电源排序需要大量分立元件来处理排序，如果它涉及多个电源轨上电和断电。这些需要更多的组件，如电阻电容、模拟比较器和逻辑块来检测电源轨的完整性。我们的可配置混合信号 IC 允许客户通过 NVM 将定制电路实施到小型可编程 IC 中。该技术允许在不同平台模型之间快速更改设计、降低成本、降低 BOM 和可扩展性。典型的 GreenPAK 实施可以轻松取代 20 到 30 个分立元件。Dialog Semiconductor 应用工程总监 Ramzy Ammar 表示：“在过去六 （6） 年中，我们已经出货了近四 （4） 亿个零件。”

负载点 DC-DC 转换器

电源管理解决方案在电子设计中占有特殊的地位，不仅影响可靠性，而且最重要的是生产成本。

电源系统的规格经常在设计周期本身发生变化。对于基于分立元件的系统，这可能需要重新设计印刷电路板以适应增加（或减少）所需的电源空间。

电源模块供应商正在响应对更多电源轨的需求，以使用新型低电流电源调节器在印刷电路板 （PCB） 上驱动非常不同的电流水平。这些所谓的非隔离式点负载电压调节器 （POL） 是小型设备，旨在靠近电路板上的负载电路放置，可在较宽的工作范围内提供电流。过去几年，负载点模块的使用稳步增长，现在有许多供应商可以提供标准解决方案，以具有竞争力的成本满足各种电源需求。

通过实施分立元件解决方案，干扰的研究和分析可能会出现问题，并且仍会占用大量时间，并且设计人员承担的失败风险很高。

当前半导体世界中集成度不断提高的趋势导致创建了包括保护和控制功能的功率集成电路，从而减少了所需外围组件的数量，这反过来又转化为两个方面的减少成本和空间要求。

新的 µPOL™ DC-DC 转换器系列提供与不同供应商不同版本的完全集成。新解决方案的尺寸为毫米级，减少了所需的外部组件，保持了尽可能高的性能，同时提供了易于集成的简化设计。

电源和热管理

Dialog 和 TDK 结合了一项技术，可缩短交付周期并加快电子板的开发时间。TDK 的 µPOL 解决方案利用先进的封装技术，例如嵌入式半导体衬底 （SESUB），以更小、更薄的格式将 3D 系统紧密集成。这种集成使 TDK 能够提供更高的功率密度和易用性。

“任何尺寸受限且需要更高可靠性、可扩展性和更低成本的电路板。此外，GreenPAK 器件在为特定应用的时序/安全特性配置设计时提供了更高的灵活性。示例包括：开启/关闭时间、通道数量、可配置的 UVLO / OVLO 阈值、故障检测逻辑等。这种灵活性为我们的客户提供了比 ASIC 更大的价值，”Ammar 说。

Dialog 的 GreenPAK™ 器件用作超小型电源管理集成电路。它们旨在创建“灵活电源岛”（FPI），用户可以在其中根据个人应用要求定制电源系统。

在图 1（和图 2）中，显示了一个简单的电源定序器，其中四 （4） 个电源轨使用启用信号启动和关闭电源，但它不会对中间导轨崩溃或其他故障问题做出反应。这个简单的电路显示最少需要大约 14 个分立元件（即电阻器、电容器、逻辑块）——这个数字可能会增加，具体取决于是否需要更多功能。“通过我们与 TDK 的合作，用户可以根据特定的 MCU 分离排序设计，这些设备是为不同的 MCU 以及电源轨数量定制的，”Ammar 说。

图 1：简单的电源定序器

图 2：图 1 示意图的信号

GreenPak 系列用于控制信号，通常需要低于 25MHz 的频率。有时它们是待机功率非常低 （《1uA） 的直流信号，在这种情况下不会有任何热问题，但它肯定有助于减小电路板尺寸以消除一些分立元件。“使用 TDK 电源转换器，它们将成为热产生的主要来源。假设他们的芯片上有足够的热管理实现以适应小型 PCB，系统应该可以正常工作，因为我们只更换分立元件，”Ammar 说。

为便携式和可穿戴设备设计电源系统存在许多挑战。随着一代又一代，电源系统变得越来越复杂，但专用于电源组件的整个电路板面积继续缩小，越来越小。需要控制、排序和电源调节来支持附近的负载并确保设计简单，以满足严格的上市时间要求。