近年來，智能音箱、OTT機(jī)頂盒、語音搜索等越來越多地出現(xiàn)在人們的生活當(dāng)中。預(yù)計未來兩年內(nèi)，各類搜索將有50%通過語音命令實(shí)現(xiàn)。針對音視頻、流媒體、智能音響等應(yīng)用需求的擴(kuò)大，2017年1月4日，恩智浦半導(dǎo)體（NXP）推出i.MX 8M系列應(yīng)用處理器，適用于智能家居和智能移動應(yīng)用，欲改變物聯(lián)網(wǎng)音頻、語音和視頻交互。
NXP i.MX 8M系列處理人聲、視頻和音頻性能出色，與亞馬遜和谷歌等重要的生態(tài)系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)者有廣泛的合作，市場應(yīng)用廣泛。憑借著在智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦等移動領(lǐng)域豐富的系統(tǒng)電源開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，近日，全球知名半導(dǎo)體制造商ROHM推出最適合恩智浦（NXP）i.MX8M系列應(yīng)用處理器的高效率電源管理IC（Power Management IC，PMIC）。
ROHM半導(dǎo)體（上海）有限公司設(shè)計中心 經(jīng)理 陳行樂
ROHM參考設(shè)計板上的BD71837MWV
ROHM與NXP的合作從2014年開始，針對i.MX應(yīng)用處理器開發(fā)系統(tǒng)電源IC，此次推出的BD71837MWV是第三波產(chǎn)品，這款產(chǎn)品以單顆芯片集成了i.MX 8M四核、雙核處理器所需要的電源系統(tǒng)和功能，是適用于iMX8M系列產(chǎn)品的最佳PMIC。
ROHM在集成電源開發(fā)上具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，在Intel X86平臺或ARM平臺上，都有豐富的PMIC產(chǎn)品線。在NXP i.MX平臺上，ROHM在15年4月份推出了BD71805MWV芯片，是針對i.MX 6SoloLite平臺定制開發(fā)的電源管理系統(tǒng)；2016年的5月份推出了第二款BD71815AGW芯片，是針對i.MX 7Dual和Solo這兩個平臺，出貨量有400萬顆。
NXP在今年的5月7日，Google I/O 2018大會前一天，發(fā)布了一款A(yù)ndroid Things1.0開發(fā)板，其中就搭載了ROHM最新的BD71837MWV。
BD71837MWV的方框圖
功能概要
- 輸入電壓2.7V ~ 5.5V
- 降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器 x 8ch
- LDO x 7ch
- 搭載SD卡驅(qū)動用多路復(fù)用器
- 內(nèi)置32.768kHz晶振電路
- 搭載豐富的保護(hù)功能（軟啟動功能、電源軌錯誤檢測、過電壓保護(hù)、過電流保護(hù)等）
- 支持I2C接口（Max 1MHz）
- 中斷功能（帶掩碼功能）
僅1枚芯片即可提供i.MX 8M系列所需的電源功能
“BD71837MWV”的電源電路根據(jù)“i.MX 8M系列”處理器的電源系統(tǒng)設(shè)計而成，集控制邏輯、8通道降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器（Buck Converter）、7通道LDO于一身，僅這1枚芯片，不僅可為處理器供電，還可為應(yīng)用所需的DDR存儲器供電。此外，還內(nèi)置有SDXC卡用1.8V/3.3V開關(guān)、32.768kHz晶振緩沖器、眾多保護(hù)功能（各電源系統(tǒng)的輸出短路、輸出過電壓、輸出過電流及熱關(guān)斷等）。
搭載功率轉(zhuǎn)換效率高達(dá)95%的降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，輸入電壓范圍更寬，支持從1節(jié)鋰離子電池到USB的廣泛電壓范圍（2.7V~5.5V），故稱為i.MX 8M處理器應(yīng)用領(lǐng)域的最佳PMIC。
系統(tǒng)方框圖
淡黃色的虛線框部分就是這個電源芯片內(nèi)部核心電源部分，有這8通道的DC/DC和3通道的LDO，它是直接從外部供電電源直接電源轉(zhuǎn)換過來。還有4路的LDO，它是從內(nèi)部的DC/DC轉(zhuǎn)變過來的基礎(chǔ)上再做轉(zhuǎn)換，這樣可以整體地提高系統(tǒng)的效率。
針對于每一路的DC/DC，還會做一些OCP、UVP等保護(hù)功能。
小型QFN封裝，更節(jié)省空間
采用小型QFN封裝(8mm x 8mm, 高度1mm Max, 間距0.4mm, 68pin)，不僅可提供所需的電源功能，而且PMIC的引腳配置設(shè)計還使i.MX 8M處理器和DDR存儲器的連接更加容易，非常有助于減輕PCB板布局設(shè)計時的負(fù)擔(dān)。同分立元器件組成的與新產(chǎn)品相同的電源系統(tǒng)相比，部件數(shù)量可減少56個，貼裝面積可縮減45%（以“單面貼裝、Type-3 PCB”為條件）。另外，如果采用雙面貼裝，則僅需不到400mm2的空間即可實(shí)現(xiàn)電源功能。
更節(jié)省空間
可根據(jù)系統(tǒng)用途量身定制
為了使應(yīng)用設(shè)計更靈活更自由，其搭載了i.MX 8M處理器支持的電源模式（RUN、IDLE、SUSPEND、SNVS、OFF）相應(yīng)的時序器。通過I2C接口和OTP（One Time Programmable ROM），根據(jù)系統(tǒng)要求的功能和存儲器類型，可定制各電源的輸出電壓、ON/OFF控制、保護(hù)功能的啟用/禁用、以及電源模式的轉(zhuǎn)換條件，從而可實(shí)現(xiàn)滿足用途的最佳應(yīng)用設(shè)計。
通過OTP的變更示例
芯片出廠時會做一個OTP的設(shè)定，也就是單次燒入，單次燒入主要是針對于客戶的應(yīng)用和系統(tǒng)的用途，做到量身定制。
此外，ROHM還會提供I2C接口給SoC。因?yàn)樘幚砥鲿r時地向PMIC提供功率的需求，在處理器滿跑和待機(jī)的狀態(tài)下，它需要多大的功率，這個功率是動態(tài)實(shí)時調(diào)整的，ROHM提供PMIC接口可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時調(diào)控，達(dá)到功率最佳的控制方式。
與i.MX 8M處理器的運(yùn)行評估已完成，可縮短應(yīng)用開發(fā)周期
與i.MX 8M產(chǎn)品相結(jié)合的實(shí)裝運(yùn)行工作也已完成評估，因此可縮短應(yīng)用的開發(fā)周期，從而有助于及時向市場推出產(chǎn)品。ROHM還為客戶準(zhǔn)備了設(shè)計時所需的外圍應(yīng)用相關(guān)的設(shè)計指南、參考電路及參考布局。而且，還可提供用來在電源單體評估或定制時事先評估的PMIC單體評估板。
ROHM聯(lián)合國際知名的板廠長商進(jìn)行合作，開發(fā)了SOM（System on Module）開發(fā)板，它是一個更精簡的系統(tǒng)，終端的客戶如果要做一個智能音箱，選定這個平臺的話，可以直接拿這種板來做二次開發(fā)，會極大地縮減開發(fā)應(yīng)用周期。
對于為什么不將PMIC也整合到NXP的SoC上，ROHM半導(dǎo)體（上海）有限公司設(shè)計中心經(jīng)理陳行樂先生解釋道：“SoC可以理解為一個數(shù)字芯片，對于i.MX 8M來說，它的制造工藝一部分是28nm的，后續(xù)會步入14nm。但PMIC是一個電源產(chǎn)品，有一些端口需要耐高壓，或者是一些大電流的控制，所以我們是130nm工藝來做的，如果是太高的工藝，那功耗沒法去做?！?/p>
ROHM之前推出的PMIC都受到了客戶的廣泛認(rèn)可，這款BD71837MWV被NXP認(rèn)為是最優(yōu)化的解決方案，盡管NXP自己也有電源設(shè)計團(tuán)隊。BD71837MWV是ROHM配合NXP聯(lián)合開發(fā)的，從設(shè)計到量產(chǎn)耗時1年左右，ROHM也會和NXP共享一些代理商的渠道，終端客戶可能收到一個代理商出的貨。
據(jù)悉，這款BD71837MWV樣品于2018年6月開始出售（800日元/個，不含稅），預(yù)計今年10月開始以月產(chǎn)40萬個的規(guī)模投入量產(chǎn)，將有效縮短各種整機(jī)廠商的開發(fā)周期。