Travailler avec des PMIC programmables par l’utilisateur peut être une nouvelle expérience pour les ingénieurs, et les avancées technologiques en matière de processeurs et de circuits logiques reconfigurables sur le terrain (FPGA) peuvent compliquer les exigences en matière d’alimentation.
Cette article est publié par pÉlectrique dans le cadre d’un partenariat exclusif de contenu numérique avec Bodo’s Power Systems.
Les avancées dans la technologie des processeurs et des circuits logiques reconfigurables sur le terrain (FPGA) compliquent les exigences en matière de puissance. En plus de fournir les tensions et courants adéquats pour les rails d’alimentation, de nombreuses solutions de puissance nécessitent des fonctionnalités telles que le séquençage d’alimentation (l’activation des rails d’alimentation dans un certain ordre), des modes basse consommation et des éléments de surveillance. Bien qu’il soit possible de construire une solution en utilisant des composants discrets, les circuits intégrés de gestion de l’alimentation (PMIC) peuvent accélérer le processus de conception. Les PMIC unifient de nombreuses fonctions courantes de gestion de l’alimentation dans une seule puce économe en énergie, ce qui peut simplifier les conceptions et réduire la taille des solutions d’alimentation.
Image utilisée avec la courtoisie de Adobe Stock
Avantages des PMIC programmables par l’utilisateur
Il existe de nombreux types de PMIC, tels que les PMIC programmés en usine, configurables par matériel, et configurables par logiciel. Mais dans des situations où la flexibilité large et la personnalisation facile sont des priorités élevées, un PMIC programmable par l’utilisateur peut être une meilleure option, offrant un contrôle impressionnant sur des détails comme les tensions des rails d’alimentation et le séquençage d’alimentation. Des pilotes Linux développés spécifiquement pour ces PMIC permettent au système de déclencher des redémarrages, redémarrages doux et modes basse consommation tout en permettant une mise à l’échelle dynamique de la tension et l’adaptation des tensions des convertisseurs abaisseur pour correspondre aux besoins énergétiques actuels du système.
Il est courant que les exigences énergétiques d’un système changent au cours du processus de conception, ce qui incite à ajouter ou retirer des composants périphériques, à mettre à niveau ou échanger des processeurs, ou à fournir différents modes d’alimentation. Un bon exemple serait le FPGA. La reconfigurabilité de l’FPGA est l’un de ses principaux points de vente, mais tout changement dans sa conception et ses exigences de charge dynamique affectera également ses besoins en gestion de l’alimentation.
En matière de personnalisation, d’autres PMIC présentent des limitations. Par exemple :
- Les PMIC programmés en usine sont des dispositifs de catalogue ou sur mesure pré-programmés pour alimenter des processeurs ou FPGA spécifiques et nécessitent un volume important de cas d’affaires.
- Les PMIC configurables par matériel utilisent des résistances pour modifier les tensions de sortie, ce qui pourrait conduire à des solutions d’alimentation avec une empreinte de circuit imprimé plus grande. De plus, l’ajout d’un séquençage d’alimentation nécessitera alors un séquenceur ou un microcontrôleur externe.
- Les PMIC configurables par logiciel nécessitent un microcontrôleur accompagnant pour les configurer au démarrage ; ces modifications de configuration ne sont pas permanentes, et le PMIC doit être reconfiguré après chaque cycle d’alimentation.
Toute catégorie de PMIC offre un certain niveau d’adaptation à ces exigences changeantes, mais la personnalisation d’un PMIC programmable par l’utilisateur constitue un complément solide à l’adaptabilité de l’FPGA ; les PMIC programmables par l’utilisateur peuvent réduire le temps consacré à la révision des architectures d’alimentation FPGA sans compromettre la qualité des solutions d’alimentation, vous offrant plus de flexibilité pour expérimenter avec différents designs FPGA.
Il est possible de reprogrammer un PMIC programmable par l’utilisateur tel que le TPS6521905 plusieurs fois grâce à sa mémoire morte non volatile (EEPROM). Le TPS6521905 est initialisé avec une EEPROM vierge, désactivant tous les rails d’alimentation jusqu’à la configuration et évitant tout dommage potentiel durant le processus de production si vous alimentez et placez le PMIC sur la carte prototype avant de le reprogrammer.
Figure 1. Schéma bloc du TPS6521905. Image utilisée avec la courtoisie de Bodo’s Power Systems []
En utilisant la communication I2C, vous pouvez programmer les trois convertisseurs abaisseur et les quatre régulateurs à faible chute du TPS6521905 pour personnaliser les tensions des rails d’alimentation et les séquences d’alimentation et basculer différents modes de fonctionnement. Vous pouvez définir des fonctions de sécurité telles que la détection de sous-tension et les seuils de température, et configurer les trois broches multifonction et les trois broches d’entrée/sortie numériques pour interagir avec d’autres dispositifs. Si le système nécessite plus de rails d’alimentation, vous pouvez synchroniser plusieurs dispositifs TPS6521905, comme illustré à la Figure 2.
Le TPS6521905 est disponible dans des dimensions de boîtier aussi petites que 4 mm par 4 mm et fonctionne à une fréquence de commutation de 2,3 MHz ; la taille compacte et la haute fréquence de commutation permettent des exigences d’inductance et de capacitance d’entrée/sortie plus petites, ce qui peut économiser de l’espace et réduire les coûts du système.
Prototypage à Production
Un PMIC programmable par l’utilisateur est une ardoise vierge avec de nombreuses options de personnalisation. Il peut réduire les coûts et le temps de conception et est souvent réutilisable à travers différents projets. Il est possible de reprogrammer un seul numéro de pièce pour remplacer plusieurs numéros de pièces, simplifiant ainsi la chaîne d’approvisionnement.
Figure 2. Cascading multiple TPS6521905 devices. Image utilisée avec la courtoisie de Bodo’s Power Systems []
Les étapes du processus de prototypage à production avec un PMIC programmable par l’utilisateur comme le TPS6521905 incluent :
- Définir les spécifications des paramètres de mémoire non volatile selon vos exigences en matière de solution d’alimentation.
- Reprogrammer le TPS6521905 avec le TPS65219-GUI et le TPS65219EVM-SKT en utilisant le guide de programmation et la vidéo tutorielle comme références.
- Effectuer des tests et validations sur le PMIC configuré, en réévaluant la conception jusqu’à ce qu’elle réponde à vos exigences système.
- Une fois la conception finalisée, exporter les paramètres d’enregistrement du TPS65219-GUI personnalisés.
- Votre entreprise peut programmer en masse les registres du TPS6521905 de manière indépendante ou utiliser un service de programmation tiers.
Travailler avec des PMIC programmables par l’utilisateur
Un PMIC programmable par l’utilisateur peut être un bon choix, compte tenu de ses nombreuses options de personnalisation. Il peut accélérer les processus de conception et réduire les coûts du système tout en conservant l’efficacité énergétique et une taille compacte.
Bien que travailler avec des PMIC programmables par l’utilisateur puisse être une nouvelle expérience pour les ingénieurs, TI vise à faciliter le processus et offrir un support technique à chaque étape grâce aux guides d’utilisation des PMIC programmables par l’utilisateur, aux vidéos tutoriels et aux notes d’application, ainsi qu’aux forums de support de conception TI E2E.
Cet article est initialement apparu dans le magazine Bodo’s Power Systems [].