Regulador de 8 salidas alimenta aplicaciones procesadores

El mercado de los procesadores de aplicaciones, los chips integrados de funciones de núcleo/memoria/video/UI utilizados en teléfonos inteligentes, tabletas, netbooks y sistemas de información y entretenimiento para automóviles, es uno de los segmentos de más rápido crecimiento en la electrónica en la actualidad. Un solo IC de procesador de aplicaciones, como uno de Freescale, Marvell o un procesador personalizado interno, está repleto de funciones y requiere fuentes de alimentación independientes para su núcleo, E/S, memoria y periféricos. El desafío es producir todos esos rieles en un espacio limitado, con alta eficiencia, a partir de una amplia gama de entradas de energía: una tableta, por ejemplo, requiere conversión de energía desde USB, batería automotriz y su batería de iones de litio incorporada.

El LTC3589 satisface las necesidades de energía del procesador de aplicaciones con ocho salidas reguladas que admiten niveles de voltaje de E/S y núcleo del procesador, SRAM, memoria, modo de espera de bajo consumo, otros circuitos periféricos y niveles de voltaje del sistema. Los ocho suministros del LTC3589 son completamente independientes, pero se pueden secuenciar fácilmente con un simple flejado de clavijas. Del mismo modo, el LTC3589 simplifica el diseño general del sistema de energía al integrar una serie de características de control importantes, que incluyen:

• Secuencia de suministro de correa de pasador flexible
• yo²C control de todas las principales funciones del regulador
• Escalado de voltaje dinámico con tasa de rampa seleccionable
• Informe de error de registro de estado y pin IRQ
• Pin de buen estado de alimentación y registro
• Controlador de botón incorporado para iniciar el encendido, proporcionar un estado de botón sin rebote y forzar un restablecimiento completo del dispositivo

Si bien las características integradas en el LTC3589 sin duda ayudan al diseño y la optimización del sistema, está diseñado principalmente para generar ocho salidas independientes reguladas por voltaje. El LTC3589 contiene una combinación de LDO y reguladores de conmutación con capacidades de corriente de salida de 25 mA a 1,6 A, con niveles de salida de voltaje de menos de 1 V a 5 V. Cuatro de las salidas cuentan con I²Referencias DAC controladas por C para escalado de voltaje dinámico.

El LDO integrado de baja potencia de 25 mA puede alimentar circuitos que requieren un suministro constante mientras el sistema está en modo de espera, como un reloj de tiempo real. El LDO de baja potencia es capaz de producir una salida de 0,8 V hasta el suministro de entrada, establecido por un divisor resistivo. Siempre que se conecte un suministro de entrada al LTC3589, el LDO siempre activo regula. El LTC3589 solo consume 8 μA de corriente de suministro de entrada en modo de espera, incluso cuando regula el LDO siempre activo.

Tres LDO más, cada uno capaz de entregar 250 mA, son útiles para suministrar energía a las funciones analógicas del sistema, como bucles de bloqueo de fase, convertidores D/A y A/D, o como rieles de uso general. Los reguladores LDO de 250 mA se pueden alimentar con un voltaje inferior al suministro de entrada principal para reducir el consumo de energía en el LDO. Por lo general, los convertidores de conmutación LTC3589 alimentan los reguladores LDO. Dos de los reguladores LDO tienen fijo o I²C tensión de salida seleccionable. El tercer LDO usa resistencias de retroalimentación externas con una referencia DAC de 5 bits para configurar su salida usando un I²Registro de comando C.

El LTC3589 está diseñado para funcionar con un rango de suministro de entrada de 2,7 V a 5,5 V. Para satisfacer los requisitos de los dispositivos que requieren un riel de 3,3 V o 5 V, el LTC3589 incluye un convertidor de conmutación reductor-elevador de alta eficiencia que puede generar voltaje de 1,8 V a 5 V, establecido por un divisor resistivo. El convertidor reductor-elevador es capaz de soportar cargas de hasta 1,2 A. usando el yo²Puerto serie C, el convertidor reductor-elevador se puede configurar en modo de ráfaga de baja potencia para reducir la pérdida de potencia en modos de salida de baja corriente.

Tres reguladores reductores completan el complemento LTC3589 de salidas de voltaje reguladas. Los voltajes de salida de los convertidores reductores, establecidos con divisores de resistencia externos, pueden oscilar desde el voltaje mínimo de referencia del DAC hasta el voltaje de suministro de entrada, donde los reductores funcionan en modo de caída.

Dependiendo de los requisitos de la aplicación, el modo de operación de cada dólar se puede configurar usando el I²Registros de comando C. Para el funcionamiento en una amplia gama de corrientes de salida, el modo de salto de pulso ofrece una buena eficiencia con ondulación baja. La operación en modo de ráfaga ofrece la mayor eficiencia a baja potencia. Cuando se establece en la operación de modo de ráfaga, el buck se mueve automáticamente entre la operación de modo de ráfaga con cargas bajas y el modo de conmutación continua con cargas de salida más altas. La selección del modo continuo forzado da como resultado la ondulación de voltaje de salida más baja a expensas de cierta eficiencia. El modo de funcionamiento de cada dólar se selecciona de forma independiente mediante el I²Registros de comando C.

Dado que los dispositivos portátiles que funcionan con baterías pasan gran parte del tiempo en modo de espera o de bajo consumo, los microprocesadores pueden aprovechar el escalado de voltaje dinámico para reducir la pérdida de energía de conmutación al disminuir el voltaje de suministro de los procesadores. El LTC3589 admite el escalado de voltaje dinámico (DVS) en uno de los reguladores LDO y los tres convertidores reductores.

Cada regulador escalable en el LTC3589 utiliza dos voltajes de referencia de retroalimentación DAC en el I²Registros de comando C y una velocidad de cambio de transición seleccionable entre los voltajes objetivo alto y bajo (consulte la Figura 3). La transición entre los voltajes objetivo se inicia para todos los reguladores que usan el pin VSTBY o para los reguladores individuales que usan I²Registros de comando C.

Los convertidores reductores y LDO escalables tienen voltajes de referencia de retroalimentación impulsados ​​por DAC controlados de forma independiente. El rango de voltaje de referencia va de 0,3625 V a 0,75 V en 31 pasos de 12,5 mV. El voltaje de salida del convertidor se escala desde el voltaje de referencia utilizando un divisor de retroalimentación resistivo desde la salida del convertidor hasta su entrada de retroalimentación. En el encendido, cada DAC tiene una salida de referencia predeterminada de 0,675 V, por lo que el voltaje de salida se puede aumentar en un 10 % desde la salida predeterminada para aumentar el rendimiento del procesador o para el margen de la fuente de alimentación.

Durante una bajada de voltaje, los reguladores reductores se cambian automáticamente al modo continuo forzado y, por lo tanto, pueden absorber corriente de la carga. Una resistencia de 2k a tierra se cambia a la salida del LDO con referencia DAC para reducir su salida. Se pueden seleccionar cuatro velocidades de respuesta eligiendo la velocidad de cambio de la referencia, de 0,88 V/ms a 7 V/ms, a través del I²Registro de comando C.

Los sistemas de rieles múltiples generalmente requieren que los rieles de suministro alcancen el voltaje en una secuencia predeterminada (debido al bloqueo, los cerebros en el orden correcto, la corriente de arranque, etc.). La secuenciación de las salidas del LTC3589 en cualquier orden se logra vinculando las salidas del regulador con las entradas del regulador. La figura 4 muestra un ejemplo de una secuencia sujeta con alfileres. Cada pin de habilitación tiene una entrada de comparador precisa de 500 mV con un temporizador de retardo de 200 μs incorporado antes de habilitar el regulador.

La secuencia de inicio se define vinculando el pin LTC3589 WAKE al pin de habilitación del primer regulador o reguladores en la secuencia. Envolviendo las salidas del regulador a la siguiente habilitación en la secuencia pone los suministros en orden. Si se requiere un retraso de arranque adicional, agregue un divisor resistivo para elevar el umbral de voltaje habilitado o agregue un filtro RC con la constante de tiempo deseada para retrasar el arranque del regulador subsiguiente.

Un regulador que no está en la secuencia de arranque se controla accionando su pin directamente o usando el I²Registro de comando C. Cualquiera de los reguladores en una secuencia de pin-strap se puede habilitar o deshabilitar en cualquier orden configurando un bit de control de software en el I²Registros de comando C. Una vez que se establece el bit de control de software, todos los reguladores ignoran el estado de su pin habilitado y responden solo a I²Control de registro de comando C. Esto permite apagar un regulador sin afectar a los reguladores subsiguientes en una secuencia fija.

Las aplicaciones con requisitos de mantenimiento de actividad, como memoria volátil o funciones de vigilancia que requieren más potencia o rieles de voltaje adicionales, pueden aprovechar la función de control de mantenimiento de actividad LTC3589. Cada uno de los tres convertidores reductores y el LDO controlado por DAC tienen una configuración de bit de mantenimiento en el I²Registro de control C. Establecer cualquiera de los bits de mantenimiento en el I²El registro de comando C mantiene activos los reguladores correspondientes cuando el LTC3589 está en modo de espera.

Para garantizar la integridad de una secuencia de encendido después de un apagado, el LTC3589 agrega un retraso de un segundo para permitir que las salidas del regulador caigan a tierra. Además, se insertan resistencias desplegables de 2k en las salidas LDO y los pines del interruptor reductor para garantizar la descarga. El voltaje de salida de cada regulador debe ser inferior a 300 mV antes de que se permita su activación. yo²Los ajustes del registro de comando C están disponibles para anular los pull-downs de la resistencia y la regla de arranque de 300 mV en los casos en que las salidas del regulador son retroactivas.

El circuito de control de botón pulsador incluido en el LTC3589 proporciona una interfaz de usuario antirrebote para iniciar una secuencia de encendido. Una secuencia de encendido desde el modo de espera comienza cuando se presiona el botón para activar el pin WAKE del controlador abierto. Si el pin WAKE está conectado a un pin de activación del regulador, comienza la secuencia de encendido. Una vez que el controlador está satisfecho, la potencia del sistema es buena, entonces el pin PWR_ON debe estar alto. Para un apagado normal, tire de PWR_ON bajo.

El pin PBSTAT es una salida de drenaje abierta que le indica al microprocesador que se ha presionado el botón y se ha solicitado algún cambio en la operación o apagado. Si el sistema ya no responde por alguna razón, mantener presionado el botón durante cinco segundos fuerza un restablecimiento completo, que apaga los reguladores, afirma el RSTO restablece el pin y pone el LTC3589 en modo de espera.

Si no se necesitan las funciones del botón pulsador, el pin WAKE se habilita y deshabilita manejando el pin PWR_ON directamente. Incluso cuando se activa el pin PWR_ON directamente, el pin de estado PBSTAT del botón pulsador y las funciones de restablecimiento completo están activas.

Se proporcionan tres pines para que el LTC3589 envíe el estado al microprocesador de control. los RSTO, IRQLos pines , y PGOOD son salidas de drenaje abierto que señalan salida baja del regulador, eventos de restablecimiento completo, bajo voltaje de suministro, temperatura de matriz caliente y condiciones de falla. los IRQ y los pines PGOOD coinciden con I²Registros de estado C, que se pueden leer para determinar la causa específica de la actividad del pin de estado. En caso de que se produzca una falla, como sobrecalentamiento del dado o UVLO, que apague los reguladores LC3589, la causa del apagado se enclava en un registro de estado que puede leer el controlador del sistema después de reiniciar el sistema.

El LTC3589 con ocho salidas de regulador, secuenciación flexible, escalado dinámico de voltaje y control de puerto serie es ideal para dispositivos de consumo, industriales y automotrices basados ​​en procesadores de aplicaciones. Cuando se combina con un regulador reductor, el LTC3589 puede suministrar un conjunto completo de rieles de suministro del sistema desde fuentes primarias de alto voltaje, como los sistemas automotrices. Agregue un IC de cargador de batería/controlador PowerPath para generar rieles de sistema para dispositivos portátiles alimentados con iones de litio.

El LTC3589 cuenta con funcionamiento en modo de ráfaga y modo de espera de bajo consumo, funciones de mantenimiento y escalado de voltaje dinámico para que los diseñadores de sistemas puedan optimizar la vida útil de la batería. El control de botón simplifica el diseño de la placa y proporciona funciones de inicio, interrupción del procesador y restablecimiento completo.