最新sub-PMIC系列支持4MHz開關(guān)頻率，可使用更小尺寸的外部元件，單路輸出可達(dá)6A/10A，雙路輸出模式每路輸出可達(dá)3A/5A，采用單芯鋰離子電池供電，也可以采用3.3V或5V直流供電。

配備了電源管理芯片(PMIC)的設(shè)備越來越智能和高效。推動(dòng)電源管理芯片用量增長的主要驅(qū)動(dòng)力，來自于市場對節(jié)能產(chǎn)品的需求持續(xù)增加，電源管理芯片被廣泛應(yīng)用在消費(fèi)電子、汽車電子、工業(yè)、通信和網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域。

Dialog半導(dǎo)體公司的DA9217、DA9220、DA9121、DA9122系列降壓轉(zhuǎn)換器是PMIC的一個(gè)典型代表，該系列是Dialog公司首個(gè)支持4MHz開關(guān)頻率的sub-PMIC系列，高開關(guān)頻率可以使用更小尺寸的電感，從而縮小設(shè)備尺寸。該系列芯片適用于基于ARM Cortex的多核處理器、高性能SoC、FPGA和GPU。該系列器件能為設(shè)備提供6A到10A的電流。

圖1. DA9217應(yīng)用電路示例

“該新sub-PMIC系列主要目標(biāo)市場包括智能手機(jī)、數(shù)碼單反相機(jī)、固態(tài)硬盤、硬盤驅(qū)動(dòng)、筆記本電腦、Wi-Fi模組、光電收發(fā)器模組等。在這些應(yīng)用中，該新sub-PMIC系列一般為系統(tǒng)應(yīng)用處理器中的CPU內(nèi)核供電，或?yàn)橄到y(tǒng)存儲(chǔ)器供電，”Dialog半導(dǎo)體公司電源管理市場總監(jiān)Faisal Ahmad表示。

該芯片系列采用簡單的數(shù)字編程，簡化了復(fù)雜系統(tǒng)上電時(shí)序，從而實(shí)現(xiàn)更高的效率。該系列芯片支持單路6A/10A輸出，也可以配置成每路輸出3A/5A的雙路輸出，非常適合最新7納米工藝的SoC。

該系列sub-PMIC可采用單芯鋰離子電池供電，并可以通過I2C接口進(jìn)行動(dòng)態(tài)電壓控制，以優(yōu)化系統(tǒng)功耗與性能。還具備優(yōu)良的故障保護(hù)功能，能夠應(yīng)對過壓、過流、過溫等狀況。

Ahmad指出：“Dialog的最新sub-PMIC系列可以根據(jù)負(fù)載狀況自動(dòng)調(diào)節(jié)電源模式，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電源效率最優(yōu)，支持的電源模式包括脈沖頻率調(diào)制(PFM)、切相模式(phase shedding mode)，以及全功率脈寬調(diào)制(PWM)。Dialog的先進(jìn)技術(shù)可以根據(jù)CPU的負(fù)載動(dòng)態(tài)調(diào)整電壓幅值?！?

“例如，當(dāng)用戶在移動(dòng)設(shè)備上啟動(dòng)一個(gè)畫面精細(xì)的游戲時(shí)，CPU根據(jù)內(nèi)核運(yùn)行游戲程序需要調(diào)節(jié)供電電壓，以優(yōu)化性能和功耗，”Ahmad補(bǔ)充道。

PMIC的熱性能十分重要，良好的熱性能可以避免系統(tǒng)過熱導(dǎo)致的故障。設(shè)計(jì)師要深入理解芯片的熱行為，特別是應(yīng)用于汽車中的PMIC。只有對系統(tǒng)中功率器件的工作溫度趨勢了如指掌，并能分析出功率器件產(chǎn)生的熱量如何影響周圍的器件，才能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的方案。此外，隨著對可靠性要求越來越嚴(yán)格，開發(fā)人員也越來越關(guān)注溫度變化導(dǎo)致的封裝完整性問題。

Ahmad表示：“當(dāng)一個(gè)小尺寸芯片上要輸出10A電流時(shí)，熱管理都會(huì)變得非常重要。Dialog該系列產(chǎn)品采用晶圓級(jí)封裝(WLCSP)，熱性能非常好，我們也提供布局布線建議，以優(yōu)化效率和熱性能?！?

“布局布線時(shí)建議將去耦電容盡可能靠近芯片，去耦電容的兩端，一端接輸入電源，另一端接地，兩端都要用短粗線，將損耗降到最低。電源和地多加過孔到內(nèi)層，有助于將芯片的熱量散到PCB上，改善熱性能(圖2)。”Ahmad補(bǔ)充道。

圖2. 建議的輸入電容器放置和布線

大多數(shù)消費(fèi)電子都用到PMIC。在開發(fā)消費(fèi)電子設(shè)備時(shí)，工程師經(jīng)常面臨的挑戰(zhàn)是如何減少板級(jí)尺寸，以及如何降低功耗。

Ahmad說：“設(shè)計(jì)電源管理部分的主要挑戰(zhàn)是如何滿足系統(tǒng)在尺寸大小與效率方面的嚴(yán)苛要求。為了進(jìn)一步縮小解決方案尺寸，我們在考慮采用10MHz以上的開關(guān)頻率，以進(jìn)一步縮小輸出電感和電容的尺寸。提高電源效率則可以簡化熱設(shè)計(jì)，并延長移動(dòng)設(shè)備的電池續(xù)航能力。Dialog正在進(jìn)一步改善芯片技術(shù)，以提供更高效的開關(guān)以及新的開關(guān)模式架構(gòu)，以降低功率損耗?！?

當(dāng)更多新型復(fù)雜的互連工業(yè)系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)時(shí)，電源管理必須能滿足新的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。PMIC可以幫助縮小整機(jī)尺寸，提高系統(tǒng)總效率，并減少熱損耗，從而滿足系統(tǒng)日趨復(fù)雜的電源管理要求。