電源管理是工業應用的關鍵考慮要素，對系統性能、可靠性和成本效率有重大影響。電源管理積體電路（PMIC）在調節電壓和為系統內的各種元件（包括處理器和外設）供電方面發揮著至關重要的作用。

創建高效的電源管理解決方案，需要深入瞭解應用的具體需求以及可用的技術和組件。恩智浦提供全面且可擴展的能源管理解決方案，從電源插頭到處理器，專為滿足工業應用的特殊需求而設計。恩智浦的PMIC具有多個關鍵的差異化優勢，旨在高效地轉換DC電源，為系統單晶片（SoC）或處理器及其相關外設供電。

工業系統的安全穩健架構

先進的可靠性、抗ESD和EMC干擾能力，以及故障安全性原則的結合，是工業應用中功能魯棒性和功能安全的關鍵要素。恩智浦的PMIC開發流程符合IEC61508和ISO 26262標準，適用於需要功能安全合規的應用。FS26系列支援ASIL B和ASIL D安全級別，並採用符合SIL2工業等級的ESS系統設計，為多種工業應用提供可擴展的解決方案。FS26系列具有獨立監測電路、微控制器監測專用介面和內置自檢機制等功能，能夠確保較高的安全等級和長期任務設定檔可靠性。

賦能平臺設計：可擴展且高度靈活

工業應用有各種形態和尺寸，每種都有獨特的電源需求。恩智浦的PMIC設計具有高度的可擴展性和靈活性，使工程師能夠為其特定應用選擇合適的解決方案。PF8100/PF8200系列具有7個高效降壓轉換器和4個線性穩壓器，是一款高度可配置的解決方案，為處理器、記憶體和外設供電。這種靈活性使工程師能夠優化設計，以提升性能、能效和成本效益。

節能：低功耗模式和儀表驅動器

恩智浦的PMIC提供低功耗模式和儀表驅動器，能夠優化功耗並延長可?式工業應用中的電池壽命。PCA9451A旨在支援單個鋰離子電池和鋰聚合物電池可?式應用以及5V適配器非可?式應用，適用於物聯網設備和其他電池供電工業系統。工程師可以通過動態電壓縮放和可程式設計電源排序來微調電源管理解決方案，以實現性能和能效之間的平衡。

圖一 : 恩智浦PMIC為高性能應用處理器、網路和其它處理器提供可擴展、穩健和經過驗證的平臺解決方案。

優化系統成本和性能

在系統電源方面，將處理器與合適的PMIC進行匹配，對於實現最佳性能和成本效益至關重要。恩智浦的PMIC在設計時考慮特定的處理器，確保處理器具有最合適的電源，以降低工程風險，同時加快工程進程。

恩智浦優化其工業級處理器和PMIC匹配，舉例說明如下：

PF4210是一款14通道PMIC，主要與恩智浦的i.MX 8M系列組合。PF4210配備6個降壓轉換器、6個線性穩壓器、一個RTC電源和一個紐扣電池充電器，是全面的電源解決方案。PF8200是一款12通道PMIC，專為使用i.MX 8QuadMax和i.MX 8QuadPlus處理器的高性能應用而設計。它有7個高效降壓轉換器和4個線性穩壓器，是一個靈活且高效的電源解決方案。這種組合非常適合需要強大處理能力的工業應用，例如機器視覺系統或先進的機器人。

PCA942x系列解決方案能夠為工業和物聯網市場中的電池供電系統提供電力，與獨立實現方案相比，該系列適用於空間有限、需要低能耗和高成本效益的系統。系統基礎晶片（SBC）FS24旨在與S32K1系列汽車處理器無縫協作。它提供高整合度的解決方案，具有CAN收發器和一系列系統與安全功能。這種組合非常適合需要強大通信能力和功能安全合規的工業應用。此外，恩智浦還提供根據與不同處理器相應的特定要求量身定制的多樣化PMIC，以確保卓越的性能和能效。

圖二 : 適用於工業、汽車和消費電子市場的高性能電源管理解決方案

在為工業應用選擇處理器和PMIC組合時，工程師應考慮系統的電源需求、功能安全合規性要求和解決方案的整體成本等因素。通過專用組合和豐富的文檔，工程師能夠簡化設計流程，並創立符合最高性能、可靠性和成本效益標準的工業系統。

通過電網為工業系統供電

將電力從插頭傳輸到處理器需要高性能的AC/DC轉換器，以減少能量損失，特別是在低負載和無負載情況下，同時在整個負載範圍內保持高效性能。這些解決方案基於恩智浦TEA電源管理系列，例如TEA2017可提供高性能的諧振電源轉換。

恩智浦的PMIC系列和處理器產品組合為工程師提供強大的工具集，可?明其設計需要強大電源管理、功能安全監測和高成本效益的工業應用。通過將PMIC與相容處理器相匹配，工程師可以利用優化的電源輸送、更快的產品上市速度、即用型和可擴展的解決方案、預先整合的軟體來降低複雜性，並通過低功耗模式來創建符合現代能效市場需求的工業系統。

（本文作者David Lopez為恩智浦半導體戰略和業務拓展總監）