·互聯網、互聯網基礎架構及其演進：這種到目前為止連接端到端的通信方式正被演變成數十億互聯設備產生的大量未查數據（它們有個非常貼切的名字，叫做“大數據”）的載體；

 

·把日常物體從無感變得智能：tongguoneiqiandechengxu，wutikeyicongwuganbiandezhineng。biru，guoqujiandandetiaowenqiyongyouleqiangdadechuliqihoujiukeyilejienidexihao，tongguohulianwangjinxingtongxin
，changqiyiwangjiukeyitongguozidongyouhuanidejiatingnengyuanxiaohaobangnishengqian。suizhexitonggongchengshibuduandapowulianwangzhong“物體”的界限，有了這種互聯能力的調溫器、揚聲器、汽車和手表正變得越來越常見。這其中一個重要的需求就是靈活的電源管理能力。

 

本文將研究一下物聯網（IoT）中係統電源管理所需的幾個重要方麵。

 

 

大多數智能物體都有（或將會有）一些關鍵的通用模塊



，這些模塊可以大體分類如下:嵌入式處理器

、內存、傳感器
、連接、用戶界麵。這些模塊通過應用軟件連接在一起，應用軟件一般在操作係統的頂層運行。

 

我們來設想一台智能冰箱、一(yi)塊(kuai)智(zhi)能(neng)手(shou)表(biao)或(huo)一(yi)個(ge)智(zhi)能(neng)音(yin)樂(le)係(xi)統(tong)，可(ke)以(yi)很(hen)容(rong)易(yi)區(qu)分(fen)出(chu)這(zhe)些(xie)物(wu)體(ti)的(de)核(he)心(xin)硬(ying)件(jian)含(han)有(you)上(shang)述(shu)幾(ji)個(ge)類(lei)別(bie)的(de)模(mo)塊(kuai)。公(gong)司(si)正(zheng)在(zai)競(jing)相(xiang)開(kai)發(fa)能(neng)夠(gou)涵(han)蓋(gai)生(sheng)活(huo)方(fang)方(fang)麵(mian)麵(mian)、yougezhongzhinenghulianwutizuchengdexitong。zheyouzhuyubaozhenghexinyingjiandexiangsixing，yinweizheyangkeyirangkaifabiandegengkuaiqiejuyoukekuozhanxing，bingyouzhuyusuihoudechanpinkuozeng。yingjiangongchengshikeyishejichuzhinengpingtai，zhezhongzhinengpingtaizhixuduiyingjianheruanjianjinxingweitiaojiukeyipaozhichugezhongzhinengwuti。

 

因此，從電源管理的角度來看，擁有靈活可擴展的
、可以適應各種智能係統的解決方案至關重要。

 

 

傳統上，電源工程師的任務是設計出滿足下列條件的電源解決方案：

 

·高效：效率高非常重要
，不僅有助於節能
，而且還有助於熱量管理。

 

·成本低
、尺寸小：通(tong)過(guo)對(dui)電(dian)源(yuan)轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)繁(fan)複(fu)設(she)計(ji)可(ke)以(yi)輕(qing)鬆(song)地(di)實(shi)現(xian)高(gao)效(xiao)。但(dan)工(gong)程(cheng)師(shi)也(ye)需(xu)要(yao)對(dui)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)成(cheng)本(ben)進(jin)行(xing)優(you)化(hua)。電(dian)源(yuan)裝(zhuang)置(zhi)及(ji)電(dian)感(gan)器(qi)和(he)電(dian)容(rong)器(qi)等(deng)組(zu)件(jian)需(xu)要(yao)設(she)計(ji)成(cheng)合(he)適(shi)的(de)尺(chi)寸(cun)，以(yi)實(shi)現(xian)效(xiao)率(lv)
、成本和尺寸之間的平衡。

 

·電壓精確度：負載（微處理器、內存、外設等）有嚴格的電壓誤差要求。電源轉換器必須能夠在靜態和動態的條件下將輸出電壓控製在可接受的誤差範圍內。

 

·故障防護：電源轉換器應能夠在故障時起防護作用。在發生意外（如您的手機掉入了遊泳池）或過熱等其他情況時，元件的損壞可能會導致故障產生。電源轉換器需要在這些故障事件發生時保護負載及其本身。

 

物(wu)聯(lian)網(wang)的(de)硬(ying)件(jian)設(she)計(ji)師(shi)需(xu)要(yao)從(cong)平(ping)台(tai)的(de)角(jiao)度(du)來(lai)思(si)考(kao)電(dian)源(yuan)管(guan)理(li)。如(ru)之(zhi)前(qian)談(tan)到(dao)的(de)那(na)樣(yang)，一(yi)個(ge)通(tong)用(yong)的(de)平(ping)台(tai)應(ying)可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)微(wei)調(tiao)來(lai)打(da)造(zao)成(cheng)多(duo)個(ge)智(zhi)能(neng)物(wu)體(ti)的(de)核(he)心(xin)。

 

智能物件的電源管理解決方案需要具備以下幾個特性：

 

 

不同軌道的啟動電壓需要根據處理器運行頻率、neicunleixinghewaisheleixingjinxingtiaozheng。geguidaodedingshiheshixuyexuyaogenjushiyongqingkuangjinxingtiaozheng。biru，yidongdianchiqudongdexitongkenenghuiyoulangyongdianliuxianzhi，yincixuyaoshuchudianyadeyabailvmanyixie，shijiankuadudayixie。danzhexiexianzhijiubushiyongyuqidongyuekuaiyuehaodeqichexitong。yibanlaishuo
，dianya、時序和壓擺率都是通過外部電阻器和電容器控製的。

 

 

處理器所需電壓可以在低能耗
、低頻率運行時降低。反過來說，在較活躍、處理器頻率需要提高時處理器電壓就需要提高。這就需要電源轉換器擁有即時改變輸出電壓的能力。電壓變化可以通過特定的針或利用I2C或SPI通信來實現。

 

 

dianyuanguanlijiejuefanganyingnenggoujiankongbingxiangweichuliqishangbaoguzhangshijian。jinyibulaishuo，ruguodianyuanguanlijiejuefangannenggouzaiguzhangfashengqiantixingchuliqijiugenghaole。daduoshudianyuanIC都有熱切斷保護功能，即在模溫超過特定閾值時就會強製關閉。但比起強製關閉來，如果IC能夠在達到關閉閾值前就報告給處理器就更好了。比如，如果IC的設計關閉溫度為140oC，它可以在模溫達到110 oC
、120 oC和130 oC時通知處理器
，這樣處理器就可以適當地降低電力負荷，雖然性能有所降低

，但可以讓用戶繼續使用設備。

 

 

zhinengwutidaduoshushijiandouchuyudigonglvmoshi。huoyueqiduan
，feihuoyueqichang。dianyuanguanlixitongbixuyuchuliqipeihegongzuo，youhuazishencaozuomoshi，jiangdizhengtinengliangxiaohao。gaoqingzaixiaolvduiyutishengxitongkekaoxingyefeichangzhongyao。danghuanjingwenduhemowensuireliangtigaoshi，nenglianghuiyousunhao。wendudeshenggaohuijiasulaohua。kaolvdaozhinengwutixuyaoyunxing2年到10至15年的時間
，即使小幅升溫仍會對壽命及可靠性有巨大的影響。

 

 

dianyatiaojieqixuyaobuchang，zhetongchangshitongguowaibudianzuqihedianrongqishixiande。danwaibuzujianduilinghuoxingwuyi。zaizhinengwutifangmian，caiyongneibubuchangdedianyatiaojieqihuigenghao。

 

·可擴展性：四(si)核(he)處(chu)理(li)器(qi)的(de)電(dian)源(yuan)需(xu)求(qiu)與(yu)單(dan)核(he)處(chu)理(li)器(qi)不(bu)同(tong)。大(da)多(duo)數(shu)智(zhi)能(neng)物(wu)體(ti)都(dou)使(shi)用(yong)軟(ruan)件(jian)驅(qu)動(dong)器(qi)來(lai)控(kong)製(zhi)電(dian)源(yuan)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)的(de)處(chu)理(li)器(qi)接(jie)口(kou)。在(zai)設(she)計(ji)平(ping)台(tai)電(dian)源(yuan)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)時(shi)，可(ke)擴(kuo)展(zhan)性(xing)的(de)需(xu)求(qiu)不(bu)僅(jin)來(lai)自(zi)硬(ying)件(jian)也(ye)來(lai)自(zi)軟(ruan)件(jian)。對(dui)於(yu)智(zhi)能(neng)物(wu)體(ti)的(de)開(kai)發(fa)，成(cheng)本(ben)中(zhong)有(you)很(hen)大(da)一(yi)部(bu)分(fen)是(shi)軟(ruan)件(jian)開(kai)發(fa)成(cheng)本(ben)。如(ru)果(guo)一(yi)個(ge)軟(ruan)件(jian)驅(qu)動(dong)器(qi)可(ke)以(yi)用(yong)於(yu)一(yi)係(xi)列(lie)的(de)電(dian)源(yuan)管(guan)理(li)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)（讀取通用的寄存器圖）
，那是很有益的。

 

如果把獨立的電源轉換器與電源管理IC（PMIC）進行對比，考慮到物聯網整體係統電源的上述要求，天平顯然就會向電源管理IC傾斜。

 

 

飛思卡爾半導體公司的PF係列電源管理IC為係統級解決方案帶來了先進的可配置性和可編程性
，從而讓單個裝置隻需通過簡單的配置就可以為各種處理器和外設供電。這些PMIC針對內部補償和調節器輸出電壓通過數字模擬轉換器相比傳統的變換器需要外部電阻分壓器內部控製。

 

圖展示了PF0300電源管理IC的高階模塊圖。其中一次性可編程（OTP）內存用於存儲啟動電壓、定時、時序和調節器配置。這讓電源管理IC無需更改材料就可用於各種設計中。這一“先試後買”的特性讓工程師可以在對一次性可編程內存進行編程前測試各種配置。

圖：PF3000電源管理IC模塊圖。

 

PF係列電源管理IC靈活性高
，可完美適用於i.MX 6及i.MX 7 係列應用處理器
，由於PMIC有了一次性可編程內存，因此它們可以廣泛用於各種處理器和係統。在許多i.MX 6及i.MX 7參考設計中均可見到這種電源管理IC
，這些參考設計都有對於處理各種電源模式所必要的軟件驅動器。