瑞芯微 RK3568 的电源设计需要综合多方面因素,以下是详细介绍:
电源管理芯片选择
瑞芯微RK3568处理器,它集成了多个功能模块,为了给系统能够提供完整的电源管理解决方案,客户通常采用瑞芯微自研的PMIC RK809-5芯片,RK809-5 是一款高性能电源管理集成电路 (PMIC),适用于由外部电源供电的多核系统应用。其具有以下特点:
- 高度集成:集成了5个大电流DCDC转换器、9个LDO稳压器、2个开关、一个 RTC、一个高性能CODEC以及可调上电时序等功能,能够为RK3568处理器及周边电路提供全面的电源管理.
- 高效转换:DCDC转换器在输入输出压差大时效率高,适用于大压差、大电流负载场景;LDO稳压器则成本较低,可在输入输出压差较小时提供稳定的电源.
- 灵活配置:各路电源的输出电压大多可通过I2C接口进行配置,以满足不同功能模块的电压需求.
电源分配与连接
- 合理规划电源层:一般可将电源层设置在第5层,第3和4层设定为信号层,这样既方便 LDO 线的拉出与布线,又能为其他信号提供足够的布线空间 。
- 合并相同电源的IO口:将IO口相同电源合并为一处,可在CPU底部将电源连接,以减少外围连接设计,简化电路布局,降低布线难度。
优化不用的功能模块电源:对于不用的功能模块电源可接地处理,忽略掉拉出 LDO 线,避免不必要的布线和元器件使用,从而降低设计难度和成本。
各功能模块电源设计
核心处理器电源:RK3568核心处理器通常需要多个不同电压的电源供电,如1.2V、1.5V、3.3V等。这些电压可由RK809-5的DCDC转换器和LDO稳压器提供,需根据处理器的具体要求,通过I2C接口精确配置各路电源的输出电压,确保处理器正常工作。
- 存储模块电源:存储模块如DDR内存等,一般需要1.2V或1.35V等较低电压的稳定电源。可使用RK809-5的DCDC转换器为其提供电源,并在电源输出端添加适当的滤波电容,以降低电源噪声,提高电源的稳定性,防止因电源波动导致存储数据出错。
外设接口电源:RK3568的外设接口如USB、以太网、HDMI等,通常需要 3.3V或5V等电源。这些电源可由RK809-5的相应输出通道提供,或通过外部电源转换芯片从主电源转换得到,需根据外设接口的电气特性和功率要求,合理选择电源供应方式,并确保电源的稳定性和纹波系数满足要求。
电源电路布局与布线
- DC电源器件布局:所有DC电源器件应布置在TOP层,电感距离IC为其尺寸1/2为佳,这样可保证输入和输出正常布线,也不至于太远,有利于减少布线电感,提高电源的稳定性。
- 输入电源入口布线:输入电源的入口没必要一定要先经过电容再进入引脚,在靠近输入电容附近打大量过孔即可,以节省宝贵的布线空间,同时过孔的分布应均匀,避免造成局部电流密度过大。
- LDO电容布局:所有LDO的输入和输出电容布置到BOTTOM层,并且输入和输出电容的接地端靠近IC的PAD地端,便于输入和输出直接拉线输出,提高设计效率,同时也能减小电源回路的电感,降低电源噪声。
电源管理与控制
- 上电/下电控制:RK809-5的上电/下电控制器是可配置的,可以支持任何定制的上电/下电序列。在设计时需根据RK3568及整个系统的要求,合理配置上电/下电顺序,确保各个模块正常启动和关闭,避免因上电/下电顺序不当导致系统故障或元器件损坏 。
- 电压监测与保护:添加电压监测电路,实时监测各路电源的输出电压。当电压超出设定的阈值范围时,及时触发保护机制,如切断电源或发出报警信号,以防止因电源异常导致系统损坏。
功耗管理:根据系统的运行状态和负载情况,动态调整各路电源的输出电压和电流,实现功耗的优化管理。例如,在系统空闲时,可降低部分非关键模块的电源电压或关闭其电源,以降低系统的整体功耗,延长电池寿命或降低能源消耗。
杭州维芯科电子有限公司的RK3568核心板,基本都是遵循上述的电源设计方案和布线,而且考虑到各项认证测试,可以更好更稳定的工作,客户可以直接采用RK3568核心板进行底板设计。