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» 2021年06月29日 11時00分 公開

設計プロセスを簡素化する「ユーザー・プログラマブルPMIC」電源IC活用術(1/2 ページ)

ユーザー・プログラマブルPMICならば、同じPMICを複数のプロジェクトで再利用できるため、迅速にプロトタイプ作成が進み、開発期間を短縮できます。

[Andrew Goodson(Texas Instruments),EDN Japan]

 目的のアプリケーションにぴったりのプロセッサが見つかったと想像してみましょう。このプロセッサには、SPI(Serial Peripheral Interface)や、UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)、USB、I2Cなど必要な性能とペリフェラルがそろっています。さらに、イーサネットやEtherCATのような適切な通信プロトコルも備わっています。このプロセッサは、プロジェクトの要件に完璧に合致します。

 次に選択すべきは、プロセッサの電源ソリューションです。何万ものDC-DCレギュレーター、低ドロップアウトレギュレーター、昇圧レギュレーター、シーケンサー、スーパーバイザーを調査することになるはずです。フォームファクタが限られている場合、どうすれば全ての部品を基板に実装できるでしょうか。プロジェクトの締め切りまでに設計が間に合うのか。シーケンシングはこのプロセッサでうまく機能するのか。プロセッサと電源ソリューション間でどのようにソフトウェアを管理することになるのか……。課題は増えていきます。

 こうしたさまざまな課題に対処するために、多くの場合、設計エンジニアはマルチチャネル電源管理IC(PMIC)を選びます。PMICはプロセッサと接続されます。多数のディスクリート部品を1つの電源ソリューションに統合し、プロセッサが要求する電圧を供給しながら、パワーアップ/パワーダウン・シーケンシングやシステム診断機能も提供します。電源投入とともにPMICがプロセッサ仕様に従って動作できるよう、これらの設定は不揮発メモリに保存されます。PMICを選択することで、基板全体のサイズの縮小、設計作業の簡素化、開発期間の短縮が可能になります。

設計の変更に対応するには?

 プロセッサと組み合わせるPMICを選択したものの、設計後にプロジェクトの要件が変わったとしたら、どうなるでしょうか。この変更によって、より高電力のプロセッサを使用する必要が出てきました。前に選択したPMICは、技術的にはこの新しいプロセッサに必要な電力を供給できますが、デフォルトの出力電圧と起動シーケンスが合致しません。加えて、そのPMICには、以前のプロセッサに合わせてPMICのメーカーでカスタマイズされた設定がプログラムされています。

 PMICを使うことを前提にするなら、そこで直面する大きな問題が、変更後のプロセッサに合わせてPMICをカスタマイズし直すことです。他に、標準サンプル作成期間が長すぎる、製品リリースまでのスケジュールもさらに長くなる、といった課題もあります。

 以下は、カスタマイズ設定をメーカーでPMICにプログラムする場合の一般的なワークフローです。

  1. 設計者は、あるPMICに興味があるが、カスタマイズが必要である
  2. 設計者は、PMICのメーカーと一緒に、出力電圧や、パワーアップ/パワーダウン・シーケンシング、またはその他の特別なデバイス機能といったPMICのデフォルト設定を確定する(期間:約1週間)
  3. PMICのメーカーは、出荷時プログラム可能なPMICのサンプルのプログラミングを行う(期間:約2週間~ 4週間)
  4. PMICのメーカーは、プログラミングされたサンプルを設計者のところへ発送する(期間:約3日)
  5. 設計者は、新しく出荷時プログラミングされたPMIC設定を評価し、その設定がシステム要件を満たしているか確認する(期間:約1、2週間)
  6. 設計者のシステム要件が複数あったり、プロセッサの要件が変わったりした場合は、必要に応じてステップ2〜5を繰り返す

 それぞれのステップにかかる時間はメーカーにより異なりますが、打ち合わせの時間やサンプルのプログラミング時間、PMIC材料の入手状況、さらには配送時間まで考慮すると、カスタマイズ設定を行うるPMICの場合、サンプル作成にかかる時間は5週間から8週間、またはそれ以上になるかもしれません。

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