電源管理芯片在手持設(shè)備上的應(yīng)用方案

介紹一種智能電源管理芯片WM8310的應(yīng)用方案，其應(yīng)用在以三星S5PC100移動(dòng)處理器為核心的手持設(shè)備上。文中給出了WM8310與S5PC100電源分配設(shè)計(jì)方法、上電時(shí)序，以及WM8310控制接口原理設(shè)計(jì)和基于Windows CE 6.0操作系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)。

引言

WM8310是Wolfson公司推出的電源管理集成電路（PMIC）產(chǎn)品，具有完全可編程化可定制化和優(yōu)良的性能。WM8310在7 mm×7 mm的小尺寸上集成了ADC、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、低壓差穩(wěn)壓器、降壓穩(wěn)壓器以及用于背光的升壓穩(wěn)壓器，提供了一個(gè)高集成度的PMIC解決方案。WM8310具有尺寸小、功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被多家手機(jī)廠商以及手持設(shè)備商采用，廣泛用于移動(dòng)電話、導(dǎo)航設(shè)備以及媒體播放器等消費(fèi)電子產(chǎn)品。

S5PC100是三星公司發(fā)布的一款ARM CortexA8內(nèi)核的移動(dòng)處理器，主頻高達(dá)833 MHz.S5PC100處理器采用64位內(nèi)部總線構(gòu)架，內(nèi)含 32/32 KB數(shù)據(jù)/指令一級(jí)緩存、256 KB二級(jí)緩存。它的構(gòu)造基于三星的45 nm LP低功耗工藝技術(shù)S5PC100還包含強(qiáng)大的2D和3D硬件加速器。

1 硬件設(shè)計(jì)

1.1 S5PC100電源分配與上電時(shí)序

WM8310具有4路DCDC穩(wěn)壓器以及13路LDO穩(wěn)壓器。其中，2路DCDC同步降壓穩(wěn)壓器輸出電流達(dá)1.2 A,并具有硬件DVS（動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)）功能；1路升壓DCDC穩(wěn)壓器輸出電壓達(dá)30 V,可驅(qū)動(dòng)多個(gè)串行白光LED.還包括6路標(biāo)準(zhǔn)LDO穩(wěn)壓器和4路低噪聲LDO穩(wěn)壓器，另有3路低功耗LDO用于內(nèi)部電路。

WM8310的DCDC1與DCDC2具有DVS（動(dòng)態(tài)電壓調(diào)試）功能，可以通過(guò)外部GPIO來(lái)切換輸出電壓，當(dāng)然每一路DCDC和LDO都可以通過(guò)I2C控制接口來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓。將DCDC1與DCDC2分別接到S5PC100的內(nèi)核電源（即VCC_ARM和VCC_INT），這兩個(gè)內(nèi)核電壓可以根據(jù)當(dāng)前處理器的運(yùn)行頻率自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電壓的大小并減小系統(tǒng)的功耗。DCDC3給DDR內(nèi)存和S5PC100的內(nèi)存總線接口電路供電。DCDC4用于LCD屏的背光驅(qū)動(dòng)。其他各路LDO給S5PC100的I/O電路供電。

S5PC100的上電時(shí)序較為嚴(yán)格，如圖1所示。為了保證處理器每次上電能正確運(yùn)行，電源設(shè)計(jì)要滿足其上電時(shí)序要求。WM8310可以為每一路DCDC以及LDO分配時(shí)序，非常容易滿足S5PC100的上電時(shí)序要求。

圖1 S5PC100上電時(shí)序

圖1中的時(shí)間大小如表1所列。

它描述了WM8310的各路輸出與S5PC100電源的連接以及每一路電源的上電時(shí)序。

表1 S5PC100的時(shí)間大小

1.2 外部EEPROM設(shè)計(jì)

WM8310上電的時(shí)候需要讀取外部EEPROM的數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)定每一路DCDC和LDO的初始輸出電壓以及上電時(shí)序，外部EEPROM芯片通過(guò)I2C接口與WM8310連接，上電后WM8310自動(dòng)讀出EEPROM第一頁(yè)的32字節(jié)數(shù)據(jù)，WM8310的寄存器長(zhǎng)度是16位的，所以外部EEPROM芯片要選2字節(jié)寬度的。WM8310與外部EEPROM的連接電路如圖2所示。

圖2 WM8310與外部EEPROM的連接電路

這32字節(jié)初始化數(shù)據(jù)除了保存在外部EEPROM中，也可以保存在WM8310內(nèi)部的OTP存儲(chǔ)器中，在WM8310芯片出廠的時(shí)候就把數(shù)據(jù)寫進(jìn)內(nèi)部的OTP存儲(chǔ)器，以后就不能改變了。WM8310上電的時(shí)候檢測(cè)SCLK2引腳，如果發(fā)現(xiàn)是高電平，則讀取EEPROM的數(shù)據(jù)作為初始化數(shù)據(jù)。如果已將數(shù)據(jù)燒寫到WM8310的OTP存儲(chǔ)器中，則將SCLK2與SDA2引腳懸空。

本方案中WM8310的32字節(jié)初始化數(shù)據(jù)為：

0x7FFE,0x43BE,0x433E,0x602A,0x267F,0x6666,0x7F7F,0x7A7D,0x7D78,0x0000,0xA40C,0xA400,0xA400,0xA401,0xA406,0xA40A.