PMIC的原理及优势

专用集成电路（ASIC）是为目标应用（例如工业，汽车，IoT，移动，医疗和家庭自动化）设计和优化的系统。复杂的ASIC可能包含不同的组件，例如微处理器，接口和外围功能，最终形成片上系统（SoC）。SoC的复杂设计需要额外的电源轨来提供不同的电流和电压。这些应该在仔细控制下单独供电。

复杂的PMIC包含几个数字和模拟功能块。模拟电路通过控制器调节感测和监视，以控制上电排序和PMIC操作。控制器电路可以容纳可编程序逻辑，微控制器或状态机。标准电源管理包括使用DC-DC转换器，低压差（LDO）线性稳压器，安全功能和电压监控功能。

例如，智能手机具有强大的应用处理器和为GPS，多个传感器，蓝牙，NFC，相机，收音机，Wi-Fi和蜂窝无线供电的轻巧电池所增强的属性。这些手机结合了多个PMIC，可动态管理使用情况和电池寿命。下面的图1显示了NXP引入的用于优化不同模块（例如，多处理器系统的计算，安全性和外围设备）的Multiple PMIC概念。

图1：用于复杂SoC的多个PMIC概念（图片来源：NXP Semiconductors）

具有PMIC的PCB设计

功率密度，信号交叉耦合，组件放置和PCB层数是设计人员必须考虑的关键领域。在单个PMIC封装中将多个电源进行复杂的集成会使PCB设计变得困难。

在用不同的专用接地层，信号层和电源层对所述PCB布局进行平面布置之前，必须先考虑PCB叠层（PCB层数）。良好的层积对于差模发射，外部噪声敏感性，共模发射，串扰和电气性能至关重要。

组件的放置对于任何良好的PCB布局都是必不可少的。可以根据特定应用程序以不同的方式放置组件。每个PCB都必须进行适当调整，并且可能需要进行多次权衡。在元件放置期间，从PMIC输入引脚开始至关重要，因为输入电容器用作本地电源，特别是用于瞬态电源需求。

PMIC性能对于数据完整性至关重要，应确保其不受诸如干扰和损坏之类的危害。布局必须使攻击者远离对噪声敏感的信号，并保护来自其他攻击者的敏感信号。

平面和信号构成了另一个标准的PMIC路由布局注意事项。建议将第二层（在组件安装层下面）用作接地层，因为IC必须具有低阻抗接地。接地阻抗可通过输入电容器之类的组件有效地降低，从而通过连接产生低寄生效应。接地层还可以充当该组件安装层上的电感性和电容性噪声源的屏蔽层。

在为PMIC布线PCB时，必须首先考虑降压转换器，因为降压转换器包括开关电源，而开关电源具有集成在IC内部的动力总成。转换器的接地引脚和输入通常会传送大量的高频开关电流。通过使用粗线布线将电感和电阻最小化。减小的电阻可将不必要的功率损耗降至最低，并且低电感可将开关电压尖峰降至最低，从而确保可靠的工作。最小为1 nH的走线电感可能会引起问题。较粗的走线可为系统和转换器提供高效，可靠的操作，并改善了线路瞬态响应。如果输入电容器和引脚保持靠近，则布线距离将保持最小，从而更容易实现低阻抗布线。这种布置的另一个优点是减少了电感耦合的机会，因为输入引脚连接以超快的边沿速率传送开关电流。