Power-Management-ICs für industrielle Embedded-Prozessoren

Die Integration des Power-Managements bleibt ein wichtiger Designfaktor für Embedded-Systeme, da Leiterplattenfläche, thermische Stabilität und Power-Sequencing die Systemzuverlässigkeit direkt beeinflussen. In diesem Zusammenhang stellte STMicroelectronics die Power-Management-ICs STPMIC1L und STPMIC2L für STM32-Mikroprozessorplattformen vor, die in Industrie- und Edge-Computing-Systemen eingesetzt werden.

Integration der Stromversorgungsarchitektur für Embedded-Plattformen
Die PMICs wurden für die 32-Bit-STM32MP1x- und 64-Bit-STM32MP2x-Mikroprozessorfamilien entwickelt und kombinieren mehrere Spannungsregler sowie Überwachungsfunktionen in einem einzigen Baustein, um externe Komponenten zu reduzieren und das Power-Tree-Design zu vereinfachen. Beide Bausteine integrieren feste und einstellbare LDO-Regler sowie DC/DC-Abwärtswandler zur Versorgung der verschiedenen MPU-Versorgungsschienen, einschließlich eines dedizierten LDO für externen DDR-DRAM.

Dieses Integrationsniveau kann die Stückliste sowie den Platzbedarf auf der Leiterplatte bei der Entwicklung von Embedded-Hardware reduzieren, insbesondere in der Industrieautomation und in Edge-Computing-Systemen, wo kompakte PCB-Layouts erforderlich sind.

Zielanwendungen von POS-Systemen bis zu industriellen Edge-Geräten
Zu den Einsatzgebieten zählen Point-of-Sale-Terminals, Netzwerk-Gateways, Hausautomationssteuerungen, Edge-Processing-Plattformen, Drucker, Barcode-Scanner sowie elektronische Messsysteme. Der spezifizierte Sperrschicht-Temperaturbereich von –40 °C bis 125 °C ermöglicht den Einsatz in industriellen Steuerungen, Thermostaten und Smart-Factory-Anlagen, in denen eine hohe Umweltbeständigkeit erforderlich ist.

Der STPMIC1L für STM32MP1-Prozessoren integriert zwei DC/DC-Abwärtswandler, vier LDOs, einen DRAM-LDO sowie zwei externe Steuerpins für die Stromversorgung. Der STPMIC2L für STM32MP2-Prozessoren verfügt über drei Abwärtswandler, sieben LDOs, einen DRAM-LDO sowie drei externe Steuerpins.

Beide Bausteine unterstützen einen Eingangsspannungsbereich von 2,8 V bis 5,5 V, wodurch sich Geräte über Niederspannungs-AC/DC-Adapter, USB-Anschlüsse oder Lithium-Ionen- beziehungsweise Lithium-Polymer-Batterien versorgen lassen.

Spannungsregelverhalten und Schutzmechanismen
Die integrierten Abwärtswandler nutzen eine adaptive Constant-On-Time-(COT)-Regelung, um ein schnelles Transientenverhalten bei Laständerungen zu ermöglichen. Zudem wird Dynamic Voltage Scaling unterstützt, um die Energieeffizienz in Embedded-Systemen zu verbessern.

Zu den Schutz- und Überwachungsfunktionen gehören programmierbare Ausgangsentladung, wählbarer Überstromschutz (OCP) sowie die kontinuierliche Überwachung der Versorgungsschienen. Darüber hinaus übernehmen die PMICs das Power-Up- und Power-Down-Sequencing entsprechend den Anforderungen an Genauigkeit und Einschwingzeiten der STM32MPU-Plattformen.

Entwicklungsunterstützung im STM32-Ökosystem
Die Evaluierungsplattformen STEVAL-PMIC1LKV1 und STEVAL-PMIC2LKV1 wurden zur Unterstützung der frühen Designvalidierung und zur Prüfung der Stromversorgungskonfiguration bereitgestellt. Beide Plattformen verfügen über grafische Benutzeroberflächen zur Konfiguration, Überwachung sowie zur Einrichtung von nichtflüchtigen Speicherparametern.

Die Bausteine STPMIC1L und STPMIC2L werden im STM32-MPU-Software-Ökosystem unterstützt, einschließlich der Kompatibilität mit OpenSTLinux, wodurch eine Integration in Embedded-Linux-basierte industrielle Computersysteme ermöglicht wird.

Redigiert von der Industriejournalistin Aishwarya Mambet, mit KI-Unterstützung.

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