本文通過詳細介紹雙PMIC(TPS6594-Q1)電源如何連接到典型的處理器和其他外圍組件用例，從而可以有效的支持電源分布式網(wǎng)絡(luò)(Power Distribution Network，PDN)。電源網(wǎng)絡(luò)管理模塊PDN可根據(jù)其處理器的電力需求來實現(xiàn)主微處理核MCU和其余高運算能力芯片電壓資源的板級隔離。同時，利用這種板級電源隔離實現(xiàn)理想的產(chǎn)品功能體系結(jié)構(gòu)。

對于整個配電網(wǎng)絡(luò)PDN的設(shè)計主要包括以下內(nèi)容：

①　PDN電源連接

②　PDN數(shù)字控制連接

③　主副PMIC默認內(nèi)部模塊管理NVM內(nèi)容

④　PMIC排序設(shè)置以支持高級處理器的不同PDN電源狀態(tài)轉(zhuǎn)換

系統(tǒng)PMIC數(shù)據(jù)處理需要描述推薦的操作、電氣特性、外部組件、封裝詳細信息、寄存器映射和整體組件功能。PMIC(TPS6594-Q1)器件具有不同的可訂購部件號 (PN)，具有獨特的NVM設(shè)置以支持不同的最終產(chǎn)品用例和處理器類型。每個PMIC所具備的獨特NVM設(shè)置器件會針對每個PDN設(shè)計進行優(yōu)化，從而支持不同的處理器、處理負載、SDRAM 類型、系統(tǒng)功能安全級別和最終產(chǎn)品特性(例如低功耗模式、處理器電壓和內(nèi)存子系統(tǒng))。NVM設(shè)置可以通過模塊ID號NVM_ID 和 模塊寄存器NVM_REV來識別。每個PMIC 設(shè)備可通過部件號、NVM_ID 和 NVM_REV 值來區(qū)分。

下圖顯示了雙 TPS6594-Q1的PMIC電源管理和處理器之間的電源映射，該種連接方式支持獨立 MCU 和主電源軌所需的電壓域。

如上圖所示，PDN 在輸入電源和PMIC之間需要有一個串聯(lián)的外部功率 FET。PMIC通過OVPGDRV 引腳實現(xiàn)FET前后的電壓監(jiān)控，當檢測到大于 6 V 的過壓事件時，F(xiàn)ET 可以在輸入電源上快速隔離 PMIC，以保護系統(tǒng)免受損壞。這包括來自的所有電源軌場效應(yīng)管輸出信號，F(xiàn)ET 上游連接的任何電源都不受過壓事件的保護。MCU和主要 I/O 域供電的負載開關(guān)，分立式降壓電源DDR 和為 EFUSE 供電的分立式穩(wěn)壓器LDO 都連接到了 FET 之后，這樣可以延長對這些處理器域和分立電源的過電壓保護能力。

此外，從如上圖所示的整個電源管理模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，還包含如下一些相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置。

在如上配置中，兩個 PMIC使用 3.3 V 輸入電壓。對于功能安全應(yīng)用，在VCCA之前有一個保護FET連接到主PMIC的OVPGDRV引腳，允許監(jiān)控PMIC的輸入電源電壓。VCCA電壓必須是施加到 PMIC 設(shè)備的第一個電壓，PMIC的VIO_IN在VCCA之后通過負載開關(guān)為對應(yīng)PDN中的VIO_IN 供電。該負載開關(guān)還提供了VDDSHVx_MCU 處理器的電壓源，通過引入VIO_IN的PMIC GPIO控制信號可以確保在MCU Only低功耗模式期間可以保持活動狀態(tài)，并在DDR做數(shù)據(jù)保存(也稱為掛起到 RAM)期間被禁用以降低PMIC功耗。

對于雙電壓I/O情況需要支持包含3.3V 和 1.8V兩種情況。使用一種具有邏輯高電平默認值的處理端 LDO可以通過GPIO控制信號將初始的電壓I/O值設(shè)置為3.3 V。處理器上電期間，引導加載程序SW 可以將 GPIO 信號設(shè)置為低電平，從而確保使用端根據(jù)需要選擇適當?shù)碾娖?1.8 V)。同時，在未啟動 MCU 的情況下，PMIC可以控制 LDO1 電壓處理器在操作系統(tǒng)啟動期間與PMIC建立 I2C 通信。

這里我們可以舉例說明對一些超異構(gòu)芯片是如何實現(xiàn)MCU Only的控制邏輯。比如在TDA4芯片的MCU Only模式控制上，需要在電源分布式網(wǎng)絡(luò) PDN 中使用是四個分立電源組件，其中三個是必需的，一個是可選的，具體取決于根據(jù)最終產(chǎn)品的特點。兩個TPS22965-Q1負載開關(guān)將 VCCA_3V3 電源軌連接到電源保護處理器 I/O 域。通常需要兩個負載開關(guān)才能實現(xiàn)隔離計算域NPU和實時域MCU，對每個模塊進行單獨控制，當然也可以在MCU Only低功耗操作的主處理器之間建立電源隔離。TPS62813-Q1 降壓轉(zhuǎn)換器也可以為存儲單元 LPDDR4 SDRAM 組件提供所需的電源電壓(1.1V)。

從TPS6594-Q1 器件到處理器的其他連接GPIO線路也可以通過信號來提供錯誤監(jiān)控、處理器復(fù)位、處理器喚醒和系統(tǒng)低功耗模式。特定的 GPIO 引腳需要分配給特定的按鍵信號，這樣可以確保在只有少數(shù) GPIO 引腳的情況下保持正常運行在低功耗模式下。

如今，這樣的任務(wù)是由技術(shù)嫻熟且經(jīng)驗豐富的元件工程師來完成。人工智能不會取代這項技能，但能極大地加速這一過程——理想情況下，它能取代翻閱數(shù)百份數(shù)據(jù)表以篩選出少數(shù)幾個兼容候選產(chǎn)品的繁瑣工作。

自動導引車系統(tǒng)的優(yōu)化分布式電源架構(gòu)

許多電路設(shè)計需要多個板級電源電壓。例如，自主駕駛或自動引導車 (AGV) 可以沿著城市的人行道自行運送包裹或食品。AGV 將需要多種功能模塊來正常工作——如視頻攝像頭等傳感器輸入、通過超聲波、雷達或激光雷達進行物體檢測的系統(tǒng)、GPS 定位系統(tǒng)、微控制器以及若干電機驅(qū)動器——所有這些都由單個可充電電池供電，通常為48 V 鋰離子電池組(見圖 2)。

圖 2：典型 AGV 子系統(tǒng)

所有這些功能子系統(tǒng)都需要電源，將由 48 V 電池組供電。電池電壓會根據(jù)負載和充電狀態(tài)變化，從耗盡時的 24 V 到剛充滿時的 54 V，瞬態(tài)輸入電壓范圍為 20 V 至 60 V[1]。各板級電壓可調(diào)，電機控制器為 +15 V，攝像頭和超聲波傳感器為 +12 V，激光雷達系統(tǒng)為 +300 V，GPS 子系統(tǒng)為 3.4V，微控制器、接口和存儲器 IC 分別為 +5 V、+3.3 V、1.8 V 和 1.2 V。車輪電機驅(qū)動將直接采用電池供電。顯然，這些板級電源將由各種穩(wěn)壓器和 DC/DC 轉(zhuǎn)換器供電，但哪一種是最佳配置呢?是由 48 V 電池單獨供電，還是通過高電流 DC/DC 轉(zhuǎn)換器來降低電壓并用低壓差線性 (LDO) 穩(wěn)壓器為每個系統(tǒng)進一步調(diào)節(jié)電源，或者結(jié)合以上兩種方式?(圖 3)。

圖 3：AGV 電路板兩種可能的電源分配解決方案：集中式和分布式

圖 3 所示的兩種電源樹解決方案均能提供相同的最終結(jié)果。上面的分布式解決方案使用了更多的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器模塊，這些模塊效率很高但成本不菲。下面的集中式解決方案比上面的解決方案使用了更多低壓差線性穩(wěn)壓器，成本雖低但其轉(zhuǎn)換損耗更大。整體效率最大化是否是提供最長電池壽命最重要的因素?或者成本是最重要的準則?或者是否有另一種電源樹配置能夠提供更優(yōu)的解決方案，既經(jīng)濟又高效?有一些 CAD 軟件程序可供經(jīng)驗豐富的設(shè)計人員根據(jù)特定技術(shù)規(guī)格在電源供應(yīng)樹中選擇合適的插座，但人工智能可以改善這一過程，讓經(jīng)驗相對較少的電源工程師以最低的成本找到性能最佳的最優(yōu)解決方案。

圖 3 所示的兩種電源樹解決方案均能提供相同的最終結(jié)果。上面的分布式解決方案使用了更多的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器模塊，這些模塊效率很高但成本不菲。下面的集中式解決方案比上面的解決方案使用了更多低壓差線性穩(wěn)壓器，成本雖低但其轉(zhuǎn)換損耗更大。整體效率最大化是否是提供最長電池壽命最重要的因素?或者成本是最重要的準則?或者是否有另一種電源樹配置能夠提供更優(yōu)的解決方案，既經(jīng)濟又高效?有一些 CAD 軟件程序可供經(jīng)驗豐富的設(shè)計人員根據(jù)特定技術(shù)規(guī)格在電源供應(yīng)樹中選擇合適的插座，但人工智能可以改善這一過程，讓經(jīng)驗相對較少的電源工程師以最低的成本找到性能最佳的最優(yōu)解決方案。

RECOM正與一家人工智能軟件公司合作，該公司正在開發(fā)這樣一個自動化設(shè)計平臺，旨在提供有針對性的解決方案。人工智能算法將準確理解應(yīng)用的功能需求，自動生成項目設(shè)計、原理圖和文檔，并挑選最優(yōu)元件以精簡設(shè)計，確保符合項目的具體參數(shù)要求。

市場營銷領(lǐng)域的人工智能

大多數(shù)人都會聽說過 ChatGPT，一種‘大型語言模型’，它利用機器學習技術(shù)對書面問題作出智能回復(fù)。2022年底發(fā)布后迅速成為有史以來增長最快的軟件應(yīng)用程序，短短幾個月內(nèi)就吸引了超過 1 億名用戶。繼原始免費版本取得成功之后，最新的付費版本進一步增強了人工智能的功能，可以根據(jù)用戶的提示生成圖像和文本。其他人工智能平臺現(xiàn)在能夠根據(jù)文本和圖像輸入創(chuàng)建帶有口頭評論的虛擬形象視頻。

RECOM開始利用這些人工智能工具制作簡單的博客文章和短視頻，用以宣傳新產(chǎn)品的發(fā)布(見圖 4)。RECOM 是一家高度創(chuàng)新的公司，平均每周發(fā)布一款新產(chǎn)品。我們需要以快速簡潔的方式向我們龐大的客戶群(超過 10 萬名客戶)通報這些新動態(tài)，而不是用每周的短信和新聞稿輪番轟炸，因此，發(fā)布一篇簡短的博客、播客或 YouTube 視頻是保持客戶了解最新信息的理想方式，且不會顯得過于強迫。然而，傳統(tǒng)的視頻拍攝、音頻錄制或圖像動畫是一個非常耗時耗財?shù)倪^程，因此我們必須非常慎重地選擇，只有那些主要產(chǎn)品才值得投入額外時間和資源。

利用人工智能自動生成的文本、音頻和視頻，我們能夠根據(jù)需求生成信息豐富的視頻片段、播客和博客，這樣既為客戶節(jié)省了時間，不占用過多收件箱空間，同時還能向其提供我們不斷更新的產(chǎn)品組合的最新信息。這也意味著我們能夠迅速制作出多種語言版本的新視頻，以支持本地市場，并且能夠迅速更新客戶溝通內(nèi)容，無論是臨時更正還是功能新增。更不用說，RECOM 的專家們總是在發(fā)布前仔細校對材料。

隨著人工智能生成視頻、文本和音頻的能力不斷提升，我們在市場營銷活動中增強創(chuàng)意的機會也在不斷增加。例如，我們可以使用客戶的本地語言提供更全面的信息，或者實施分層的產(chǎn)品營銷策略。這種方法包括對主要優(yōu)勢進行簡要介紹，以吸引更廣泛的受眾群體，并對技術(shù)進展和特定功能進行詳細探討，以滿足高級用戶的需求。作為一家專注于提供解決方案而非僅僅提供產(chǎn)品的技術(shù)公司，人工智能軟件在決定我們的未來發(fā)展中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。盡管人工智能無法取代我們工程師和銷售支持團隊所具備的深厚知識、技能和經(jīng)驗，但它作為一種有價值的工具，有助于我們提高對客戶的服務(wù)水平。通過利用人工智能，我們旨在提升產(chǎn)品和服務(wù)的整體質(zhì)量，確保為我們的客戶提供更加個性化和高效的體驗。