Stromsparmodi, interne Kompensation und Skalierbarkeit
Intelligente Objekte verbringen einen Großteil ihrer Zeit in diversen Stromsparmodi. Oft gibt es kurze Perioden mit hoher Aktivität und lange Perioden mit geringer Aktivität. Das Leistungsmanagementsystem sollte daher Hand in Hand mit dem Prozessor arbeiten und seine eigene Betriebsart so optimieren, dass es die insgesamt aufgenommene Energie reduziert. Ein hoher Wirkungsgrad bei geringer Last ist auch im Sinne einer möglichst hohen Systemzuverlässigkeit von Bedeutung. Als Wärme verlorene Energie sorgt für eine Erhöhung der Umgebungs- und der Chiptemperatur. Wenn man in Betracht zieht, dass intelligente Objekte zwei bis 15 Jahre funktionieren müssen, so könnte schon eine kleine Erhöhung der Temperatur signifikante Auswirkungen auf die Langzeitzuverlässigkeit haben. Spannungsregler müssen kompensiert werden, und das geschieht typischerweise über externe Widerstände und Kondensatoren. Externe Komponenten tragen aber nicht zur Flexibilität bei. Spannungsregler mit interner Kompensation werden für intelligente Objekte auf jeden Fall bevorzugt. Und auch der Leistungsbedarf eines Quad-Core-Prozessors unterscheidet sich von dem einer Single-Core-Version. Die meisten intelligenten Objekte verfügen über Softwaretreiber, die die Prozessorschnittstelle zum Leistungsmanagementsystem steuern. Auf Plattform-Ebene sollte die Versorgung von vorneherein auf Skalierbarkeit konzipiert werden, und das nicht nur im Hinblick auf die Hardware, sondern auch auf die Software. Ein großer Teil der Entwicklungskosten für ein intelligentes Objekt entfällt auf die Softwareentwicklung. Es ist hilfreich, wenn der gleiche Softwaretreiber über eine ganze Familie von Leistungsmanagementlösungen hinweg eingesetzt werden kann (unter Nutzung einer universellen Tabelle im Register). Vergleicht man diskrete Leistungswandler mit so genannten PMICs (Power Management Integrated Circuits), so lassen die oben beschriebenen Anforderungen an die Systemversorgung das Pendel zugunsten der PMICs ausschlagen.
PMICs mit diversen Prozessoren und Peripheriebausteinen
Die Power Fusion (PF) Power Management Integrated Circuits-Baureihe (PMIC) von Freescale Semiconductor bietet Konfigurierbarkeit und Programmierbarkeit. Mit einem Baustein lassen sich PMIC-Lösungen realisieren, die ein breites Spektrum von Prozessoren und Peripheriebausteinen versorgen können. Diese PMICs verfügen über eine interne Kompensation, und die Ausgangsspannung der Schaltregler wird im Gegensatz zu herkömmlichen Wandlern, die externe Widerstandsteiler benötigen, intern über Digital-/Analogwandler kontrolliert. Abbildung 1 in diesem Beitrag zeigt ein Blockschaltbild des PMICs MMPF0100. In diesen Bausteinen werden Anlaufspannung, Sequenz und Reglerkonfiguration in einem One Time Programmable-Speicher (OTP) abgelegt. Auf diese Art und Weise können diese PMICs in unterschiedlichen Projekten zum Einsatz kommen, ohne dass sich die Materialkosten ändern.
Konfigurationen können getestet werden
Mit der „Try-before-Buy“-Funktion können Ingenieure vor der Programmierung des OTP unterschiedliche Konfigurationen testen. Die PMICs der PF-Baureihe eignen sich für die Applikationsprozessoren der i.MX 6-Familie und können mit ihrer – aufgrund OTP – hohen Flexibilität ein breites Spektrum von Prozessoren und Systemen abdecken. Diese PMICs kommen in einer Reihe von i.MX 6-Referenzdesigns zum Einsatz, die auch die notwendigen Softwaretreiber für die Kontrolle der verschiedenen Power-Modi umfasst.
