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BD9596MWV, el nuevo CI de gestión de la alimentación para las plataformas basadas en la familia Atom E3800 de Intel

La familia de procesadores Atom™ E3800 de Intel® es el primer sistema en chip (system-on-chip, SoC) diseñado para sistemas inteligentes y proporciona una extraordinaria capacidad de cálculo, proceso de gráficos y multimedia,además de trabajar bajo una gran variedad de condiciones térmicas. Esta plataforma de nuevos procesadores se ha diseñado para ofrecer un rendimiento eficiente en la generación de imágenes, señalización digital con un suministro seguro de contenidos, visualmente atractivos a clientes interactivos como máquinas de venta inteligentes, terminales punto de venta (POS) dispositivos médicos portátiles, sistemas de control industrial y sistemas de información y entretenimiento en el vehículo. Además, esta plataforma cuenta con características ideales para aplicaciones embebidas y funcionalidad de vídeo, gráficos y audio de alto nivel. Estos dispositivos se basan en la micro arquitectura Silvermont y están fabricados con el proceso de 22nm de Intel, líder en la industria con sus transistores de triple puerta 3-D,que aportan importantes mejoras en cuanto a prestaciones y eficiencia energética. Los componentes de la familia ofrecen bajos niveles de consumo, entre 6 y 10 W. En 2010, ROHM Semiconductor inició la producción masiva de CI de gestión de alimentación (power management IC, PMIC) y generadores de señal de reloj  especialmente diseñados para los procesadores Atom™ E600 de Intel® y dirigidos a los mercados industrial y del automóvil. Les siguieron en 2013 los CI dedicados de gestión de alimentación para la familia E3800 (nombre en clave: Bay Trail –I), sucesora de la serie E600. También se inició el desarrollo y la producción de CI de gestión de alimentación para la familia Z3000 (nombre en clave: Bay Trail –T), dirigida al mercado de tabletas. ROHM ofrece asimismo una solución completa que incluye una tarjeta de referencia que integra diversos productos de aplicación general de ROHM, como EEPROM, resistencias, diodos y transistores.

Ambos productos para la plataforma ATOM™ incorporan una arquitectura superior y las tecnologías de proceso más avanzadas que ayudan a reducir el tiempo de diseño y los costes al adoptarlas en aplicaciones embebidas y tabletas con las CPU Intel®, que cuentan con una gran participación en los mercados de PC y servidores.

BD9596MWV es una nueva solución de PMIC que proponemos junto con los procesadores de Atom™ familia E3800. Las características de este dispositivo no solo permiten reducir el espacio sino también el tiempo de desarrollo. Este artículo explica cómo es posible lograrlo con este dispositivo.

Introducción

Antes de repasar las características del BD9596MWV vale la pena conocer el dispositivo en su conjunto. Este PMIC utiliza una fuente de alimentación de 5V para leer el estado de POWER_ON (es decir, un sencillo botón de alimentación). A partir de esta alimentación de 5V, el PMIC convierte cualquier otra línea de alimentación que necesite el procesador de Intel, así como todos los periféricos (como la memoria DDR3) incluyendo la secuencia requerida para la activación y desactivación del procesador. Este PMIC también se encarga de la comunicación de señal con el procesador (es decir, VID, etc.) y proporciona una señal de reloj con el fin de reducir el tiempo de arranque de la plataforma. Para el control del estado de la alimentación (S4/5: hibernado y modo desconectado, S3: modo de espera y S0: modo activo), el procesador envía las señales SLP_S3_B y SLP_S4_B al PMIC.

Comparación con una solución discreta

ROHM ha estudiado la diferenciación entre el BD9596MWV frente a una solución discreta. Para tal fin se diseñaron dos plataformas idénticas: una solución con carril de alimentación discreto y una solución integrada con BD9596MWV y tan solo unos pocos componentes externos.

Es evidente la diferencia en el área ocupada en la placa de circuito impreso; respecto a la solución discreta, el BD9596MWV puede ahorrar más de un 50% del espacio ocupado. También es importante destacar que el número de componentes se puede reducir en un 40% aproximadamente, lo cual significa un proceso de montaje menos complejo y un coste más bajo por el almacenamiento y la manipulación de componentes.

Características

ROHM ha desarrollado este PMIC mediante una estrecha colaboración con los ingenieros de Intel. Gracias a la buena cooperación a lo largo de la fase de especificación,  los diseñadores de la plataforma pueden comprobar estas ventajas:

 

Integración

El BD9596MWV está formado por controladores CC/CC IMVP7 Lite de 2 canales con MOSFET externos, controladores CC/CC de 2 canales con MOSFET externos, reguladores CC/CC de 3canales con MOSFET integrados, reguladores LDO de 8 canales y un interruptor de carga de 1 canal. La clave para el éxito de una integración así es, de hecho, el encapsulado utilizado para el dispositivo. Se trata de un encapsulado QFN de 88 y 10mm x 10mm expuesto con una almohadilla térmica.  Como se puede ver, el panel expuesto ocupa la mayor parte de la cara inversa del encapsulado. Esto hace que aumente la potencia nominal del encapsulado, lo cual permite integrar un mayor número de transistores de potencia.

Como consecuencia de ello, los diseñadores de la plataforma pueden comprobar reducción de espacio ocupado, ya que solo unos pocos MOSFET de las líneas de tensión (las que requieren una elevada corriente) necesitan el transistor externamente.

Alta fiabilidad

Para cumplir el diseño de elevada fiabilidad que exigen las aplicaciones en el automóvil y la industria, el rango de la temperatura de funcionamiento se ha ampliado hasta -40°C a +95°C.Para hacer frente a las caídas de la tensión de alimentación de la fuente de 5V, el PMIC puede trabajar a partir de 3,5V. Gracias a esto, es posible garantizar un funcionamiento estable incluso para el arranque en frío, como se puede observar en el automóvil con la tecnología start-stop.

También se integra un conjunto completo de circuitos de protección: bloqueo por subtensión (under-voltage lock-out, UVLO) para desconectar la alimentación si cae la tensión por debajo del valor operativo, apagado térmico (thermal shut-down, TSD) para prevenir el sobrecalentamiento del CI, protección ante cortocircuitos (short-current protection, SCP) para evitar daños ocasionados por cortocircuitos en las patillas de salida y protección por sobretensión de salida (output over-voltage protection, OVP) para proteger los dispositivos suministrados frente a los daños provocados por una tensión de alimentación excesivamente elevada.

Generador interno de secuencias

Otra gran ventaja del PMIC respecto a una solución discreta es que el generador de secuencias del carril de alimentación también está integrado según la especificación de Intel®. Este generador de secuencias desconecta los diferentes carriles de tensión en el orden correcto para cumplir los diferentes estados definidos S0 a S5. Como consecuencia de ello, los diseñadores de la plataforma no han de diseñar las secuencias con un microcontrolador externo y ahorran esfuerzos para la validación del correcto funcionamiento durante el desarrollo.

Calidad y soporte

Durante el diseño de este nuevo PMIC, los ingenieros de ROHM dedicaron especial atención a obtener un sistema muy fiable, aplicando para ello reglas de diseño así como tecnologías y encapsulados ya validados. Cuenta con la homologación AEC-Q100 para su uso en sistemas del automóvil.

Nuestra red de soporte al cliente cuenta con 10 centros de diseño repartidos por todo el mundo y en todos los principales países industrializados. La Web de soporte cuenta con una documentación completa formada por la hoja de datos, guías de diseño de la plataforma, modelo Ibis y otros documentos prácticos.

Conclusión

Se presenta un nuevo PMIC para las plataformas basadas en la familia AtomTM E3800 de Intel, denominado BD9596MWV. La ventaja evidente de este dispositivo es su ahorro de espacio y del número de componentes respecto a una solución discreta, superior al 50% para el espacio ocupado en la placa y del 40% en cuanto al número de componentes.

Otra ventaja importante es que las características del dispositivo ayudan  a los diseñadores de la plataforma a gastar menos esfuerzos en la validación durante el desarrollo para agilizar el diseño de nuevos proyectos.  El dispositivo dispone asimismo de la homologación AEC-Q100,  por lo que se adapta bien a aplicaciones industriales y en el automóvil. Para más información visite www.rohm.com



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