請(qǐng)問(wèn)如何去設(shè)計(jì)一種復(fù)雜系統(tǒng)的電源?
出處:RichtekTechnology 發(fā)布于:2021-06-11 14:00:34

要用到車上去的 Autus I20(MT2712) 需要多少種電壓供應(yīng)呢?答案是 8 種,這還只是這顆芯片本身需要的,如果考慮整個(gè)系統(tǒng)的需要,那就更多了,上圖所示的僅僅是 MT2712 內(nèi)核部分的供電需求,其他部分還沒有被包含在圖中。
我們前段時(shí)間介紹了一款型號(hào)為 RTQ5115-QA 的電源管理 IC,其中包含有 4 路 Buck 轉(zhuǎn)換器和 8 路線性穩(wěn)壓器,還有 MTP 存儲(chǔ)器可以存放對(duì)它進(jìn)行工作設(shè)定的數(shù)據(jù),這款器件就可以被我們用來(lái)為 Autus I20(MT2712) 供電,對(duì)其不能滿足需要的部分則用另外的器件來(lái)補(bǔ)足,這樣就得到了一個(gè)很實(shí)用的車用信息娛樂系統(tǒng) SoC 部分的電源管理方案:

在此圖中,MT2712 的供電一部分來(lái)自 RTQ5115 的輸出,一部分來(lái)自另外增加的 RTQ2134、RTQ2516 和 RTQ2103A。新增的 RTQ2516 的輸入也出自 RTQ5115,其他幾個(gè)大電流輸出的器件都直接從 5V 輸入取電,但控制它們的使能信號(hào)卻都來(lái)自 RTQ5115 的輸出,因?yàn)樾枰?RTQ5115 完善的時(shí)序管理能力來(lái)為 MT2712 的供電時(shí)序進(jìn)行管理,圖中以藍(lán)色圓圈圍起來(lái)的數(shù)字便是上電過(guò)程中各個(gè)電壓軌上電的順序編號(hào),斷電的順序又是剛好倒過(guò)來(lái)的。我們知道車上是沒有現(xiàn)成的 5V 電源可供使用的,上圖中的 5V 輸入來(lái)自哪里呢?看看下圖便知道了:
來(lái)自電池總線的電壓經(jīng)過(guò) EMI 濾波器和前置預(yù)穩(wěn)壓器以后便可以得到 5V 的輸出,RTQ5115 和其他大電流 Buck 轉(zhuǎn)換器的供電就是這樣得來(lái)的。由于 RTQ5115 可以被設(shè)置為直接由其輸入控制其上電、斷電時(shí)序,當(dāng)汽車電池總線因?yàn)槔鋯?dòng)而出現(xiàn)電壓跌落太厲害的狀態(tài)時(shí),一旦不能穩(wěn)定的 5V 輸出低于 RTQ5115 預(yù)設(shè)的斷電電壓閾值,RTQ5115 就會(huì)主動(dòng)啟動(dòng)斷電時(shí)序并在其輸入恢復(fù)正常以后再次嘗試按照正確的時(shí)序開始新的啟動(dòng)過(guò)程,這種操作對(duì)于信息娛樂系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是可以接受的,就像我們平常啟動(dòng)汽車時(shí)車機(jī)會(huì)暫時(shí)關(guān)閉一下一樣,關(guān)鍵在于這個(gè)過(guò)程中的車機(jī)系統(tǒng)能以可以預(yù)期的操作記下它的運(yùn)行狀態(tài),再次上電以后又能接著前面的狀態(tài)繼續(xù)工作,所以這樣的設(shè)計(jì)能很好地滿足 MT2712 的供電需求。對(duì)于車用信息娛樂系統(tǒng)來(lái)說(shuō),通過(guò)測(cè)試來(lái)對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證是非常必要的,所以我們的工程師可能就需要如下圖這樣來(lái)坐在車上進(jìn)行工作:
如果真實(shí)的車機(jī)測(cè)試也要這樣做,工程師們一定都要累死了,即使這樣努力一年也工作不了幾天,到了深圳這樣長(zhǎng)年溫度都很高的地方可能還得不到符合需要的測(cè)試結(jié)果:
它能讓你以極低的成本很容易地開展測(cè)試工作,其電路和在電路中的作用就如下圖所示:
這是一個(gè)基本符合 ISO16750-2 標(biāo)準(zhǔn)的冷啟動(dòng)電壓波形生成系統(tǒng),它是盡量按照下圖所示的標(biāo)準(zhǔn)圖例來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
每次要做這樣的應(yīng)用介紹時(shí),Roland 都會(huì)很拼,他會(huì)把涉及到的相關(guān)技術(shù)都和盤托出拿給你看,真的是一點(diǎn)保留都沒有,所以我的文字也只能是做個(gè)引子。如果你覺得這些東西可能對(duì)你有用,就請(qǐng)?jiān)谖哪c(diǎn)擊閱讀原文去看看它連接的幾段視頻(共有5段),相信對(duì)你了解車用電子產(chǎn)品的電源設(shè)計(jì)一定會(huì)有所幫助。
世界上的 SoC 系統(tǒng)種類多多,具有原配設(shè)計(jì)的電源管理系統(tǒng)并不常見,因?yàn)檫@樣的 PMIC 設(shè)計(jì)、制造都是大工程,做起來(lái)的成本實(shí)在是太高。即使你所使用的并非 SoC,其他復(fù)雜系統(tǒng)的電源管理同樣也是很復(fù)雜的,本文及我所推薦的視頻中所包含的思想同樣都是可以拿去做參考的。我曾經(jīng)專門寫了一篇文章來(lái)對(duì) RTQ5115 的部分寄存器進(jìn)行介紹,因?yàn)檎莆樟怂鼈儽憧梢詫?duì)這樣的 PMU 有一個(gè)比較全面的深入了解,可惜這樣的文章不太吸引人,閱讀量并不大,我也知道這樣的東西不如快餐好吃,所以也就不再繼續(xù)寫了,如果真的有人感興趣,到時(shí)候也許還會(huì)再寫一些。
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