使用 LP8733xx 和 TPS65218xx PMIC 为 AM64x 和 AM243x Sitara 处理器供电
- ZHCABM7 February 2022 AM2431 , AM2432 , AM2434 , AM6411 , AM6412 , AM6421 , AM6422 , AM6441 , AM6442 , LP8733 , TPS65218 , TPS6521815 , TPS6521855

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APPLICATION NOTE

使用 LP8733xx 和 TPS65218xx PMIC 为 AM64x 和 AM243x Sitara 处理器供电

本资源的原文使用英文撰写。为方便起见，TI 提供了译文；由于翻译过程中可能使用了自动化工具，TI 不保证译文的准确性。为确认准确性，请务必访问 ti.com 参考最新的英文版本（控制文档）。

摘要

本应用手册讨论了为 AM64x 和 AM243x Sitara™ 处理器系列供电的 LP8733xx 的两种型号和 TPS65218xx 电源管理 IC (PMIC) 的两种型号。该报告着重介绍了每种 PMIC 解决方案的优势，并包括用于比较选项的选择指南。提供了示例电源图，以协助执行设计过程。

商标

Sitara™is a TM ofTI corporate name.

Arm® and Cortex®are reg TMs ofARM Ltd.

Other TMs

1 引言

AM64x 和 AM243x Sitara 处理器系列为广泛的工业应用提供高度灵活、实时和低延迟的处理。这些处理器有多种型号，每种型号都有多达两个 Arm® Cortex® -A53 内核和四个 Arm® Cortex® -R5F 内核。TI 具有多个电源管理 IC (PMIC) 选项，以满足每个处理器型号的复杂电源需求。

本应用手册回顾了为这些 Sitara 处理器系列供电的 LP8733xx 的两种型号和 TPS65218xx PMIC 的两种型号。选择指南概述了 AM64x 的单 PMIC 和双 PMIC 解决方案，以及 AM243x 的单 PMIC 解决方案。应用手册还着重介绍了每个 PMIC 解决方案给整个系统带来的价值，并为每个型号提供了示例电源图。

2 LP8733xx 和 TPS65218xx 器件概述

LP8733xx 和 TPS65218xx 是经过优化并高度集成的电源管理解决方案，适用于 AM64x 和 AM243x 处理器。表 2-1 概述了每个 PMIC 系列的技术特性。

表 2-1 LP8733xx 和 TPS65218xx 特性

特性	LP8733xx	TPS65218xx
输入范围	2.8V 至 5.5V	2.7V 至 5.5V（转换器） 1.8V 至 5.5V (LDO)
稳压器数量	4	7
直流/直流降压转换器的数量	2	3（可调节输出电压） 2（备份电池域）
降压/升压转换器的数量	0	1
LDO 数量	2	1
附加特性	2 个用于时序控制的可配置 GPO 信号带可编程屏蔽的中断功能可编程电源正常信号 (PGOOD) 输出短路和过载保护过热警告和保护过压保护	3 个负载开关 3 个通用 I/O 2 个备用电池电源，可配置为在添加纽扣电池的情况下始终供电运行 UVLO 和监控器的可自定义电压阈值可以监控负载开关因过热、过流和欠压引起的中断电源故障比较器
使用 EEPROM 重新编程的能力	否	是

LP8733xx 是一种一次性可编程 (OTP) 器件，其预编程以简化设计过程，并无需修改即可直接实现给定的电源配置。

TPS65218xx 是一种预编程和用户可编程的非易失性存储器 (NVM) 器件。例如，TPS6521855 经过预编程，当与 LP873364 配对时，可满足 AM64x 电源序列和配置需求。如第 6 节所述，TPS6521815 是一种用户可编程的 DIY 器件，其配有一个空白 EEPROM 和禁用的稳压器，以从启动时自由定制所需的输出电压、时序控制等，。TPS65218xx 系列中的所有器件都具有可重复编程的 EEPROM，允许根据系统需求灵活地更改配置设置。

3 LP8733xx 和 TPS65218xx PMIC 型号

表 3-1 显示了每种 LP8733xx 型号的稳压器输出设置的对比。两种 LP8733xx 型号是 OTP 器件，该OTP器件通过设置的输出电压和时序控制进行预编程，以匹配不同的 AM64x 或 AM243x 规格。有关此器件的更多信息，请参阅 LP8733xx 数据表。有关每个型号的更多详情，请参阅 LP873364 技术参考手册和 LP87334D 技术参考手册。

表 3-1 LP8733xx 型号比较对照表

PMIC	LP873364		LP87334D
稳压器设置	输出电压	启动/关闭延迟	输出电压	启动/关闭延迟
Buck0	0.75V	2ms/2ms	0.85V	2ms/2ms
Buck1	3.3V	0ms/2ms	3.3V	0ms/2ms
LDO0	1.8V	1ms/2ms	1.8V	1ms/2ms
LDO1	1.8V	1ms/2ms	1.8V	1ms/2ms
GPO0	X^[1]	15ms/0ms	X^[1]	15ms/0ms
GPO2	X^[1]	3ms/0ms	X^[1]	3ms/0ms

[1] 设置的输出电压未预编程；GPO0 和 GPO2 可以上拉，并用于对系统的分立式组件进行时序控制。

表 3-2 显示了预编程 TPS6521855 与 DIY TPS6521815 设置的对比。TPS6521855 是预编程的 NVM 器件，可与 LP873364 配合使用，作为 AM64x 处理器的双 PMIC 解决方案。TPS6521815 是用户可编程的 DIY 版本，将在Topic Link Label6中更详细地讨论。有关每种型号的更多信息，请参阅 TPS6521855 和 TPS6521815 数据表。

表 3-2 TPS65218xx 型号比较对照表

PMIC	TPS6521855			TPS6521815
稳压器设置	输出电压	启用	启动/关闭延迟	输出电压	启用	启动/关闭延迟
DCDC1	1.1V	是	10ms/8ms	0.85 V 至 1.675 V	否	X^[2]
DCDC2	1.0V	是	8ms/10ms	0.85 V 至 1.675 V	否	X^[2]
DCDC3	1.8V	是	8ms/10ms	0.9 V 至 3.4 V	否	X^[2]
DCDC4	2.5V	是	6ms/12ms	1.175 V 至 3.4 V	否	X^[2]
DCDC5	1.0V	否	X^[2]	1.0V	否	X^[2]
DCDC6	1.8V	否	X^[2]	1.8V	否	X^[2]
LDO1	3.3V	是	4ms/14ms	0.9 至 3.4 V	否	X^[2]

[2] 未启用寄存器，因此稳压器不受序列发生器控制。稳压器可以通过寄存器启用和所需的启动/关闭延迟进行编程。

《PMIC 选择指南》的下一节将概述使用每个 LP8733xx 和 TPS65218xx PMIC 型号的 AM64x 和 AM243x PMIC 解决方案选项。

4 PMIC 选择指南

表 4-1 详细介绍了为 AM64x 或 AM243x 供电的选择指南。PMIC 解决方案的选择将取决于所需的电源配置、存储器支持和诸如以太网 PHY的外设支持。还列出了为实施这些支持所推荐的分立式稳压器。下一节将提供每个 PMIC 解决方案的示例电源图，还着重介绍诸如解决方案尺寸和成本的其他设计考虑因素。

表 4-1 AM64x 和 AM243x PMIC 解决方案选择指南

	AM64x 单 PMIC 解决方案	AM64x 双 PMIC 解决方案	AM243x（ALX 封装）PMIC 解决方案		AM243x（ALV 封装）PMIC 解决方案
PMIC	LP873364^[3]	LP873364 + TPS6521855^[4]	LP87334D^[5]
存储器支持	LPDDR4 或 DDR4	LPDDR4 或 DDR4	否	否	LPDDR4 或 DDR4
推荐的分立式稳压器	TPS745、TPS62822	TPS745	否	TPS62822 或 TPS745（适用于 1.1V 或 2.5V 以太网 PHY 支持）	TPS62822、TPS745
PMIC 封装尺寸	5mm x 5mm	5mm x 5mm + 6mm x 6mm	5mm x 5mm	5mm x 5mm	5mm x 5mm
示例电源图	图 5-1 （具有 LPDDR4）图 5-2（具有 DDR4）	图 5-3 （具有 LPDDR4）图 5-4（具有 DDR4）	图 5-5	图 5-6	图 5-7 （具有 LPDDR4）图 5-8（具有 DDR4）
可用的 TI 设计资源	使用 LP8733xx PMIC 为 AM64x 供电 LP873364 技术参考手册	使用 LP8733xx PMIC 为 AM64x 供电：是否可以在双 PMIC 配置中使用 LP873364？ LP873364 技术参考手册即时可用的硬件解决方案：AM64x SK EVM	LP87334D 技术参考手册	LP87334D 技术参考手册	LP87334D 技术参考手册

[3] 如果选择为低于 0.85V 的 VDD_CORE 供电，则 LP87334D 是一种可行的备用电源解决方案。

[4] DIY PMIC TPS6521815 禁用了所有电源轨，这有利于在通电期间在系统中放置 PMIC，而不会损坏 SoC。然后，可以将 TPS6521815 编程为 TPS6521855 寄存器设置。

[5] DIY PMIC TPS6521815 可用于替代 LP87334D 以全面定制电源解决方案，然而它提供的稳压器数量可能比处理器所需的数量更多。

5 示例电源图

下一节提供了上文表 4-1 中概述的 PMIC 解决方案的示例电源图。还介绍了每个 PMIC 解决方案的其他详细信息和解决方案优势。

5.1 AM64x 单 PMIC 解决方案

图 5-1 中显示了使用 LP873364 为支持 LPDDR4 存储器的 AM64x 供电的示例电源图，其中图 5-2 显示的是 AM64x 支持 DDR4 存储器的情况。

LP873364 有四个电源轨和两个可用于时序控制的可配置 GPO。因此，LP873364 解决方案由 1 个 PMIC + × 个分立器件组成（取决于是实施 LPDDR4 还是 DDR4）。与 AM64x 双 PMIC 解决方案相比，这一单 PMIC LP873364 解决方案在成本和尺寸上都得到了优化。与当前 AM64x SK EVM 相比，使用支持 LPDDR4 存储器的 LP873364 解决方案的PCB 面积大约减少了 42%。该解决方案还在实验室中针对电源、时序控制、断电和故障条件广泛地进行了测试。有关实施此解决方案的深入信息，请参阅使用 LP8733xx PMIC 为 AM64x 供电应用简介。

图 5-1 使用 LP873364 为支持 LPDDR4 存储器的 AM64x 供电

图 5-2 使用 LP873364 为支持 DDR4 存储器的 AM64x 供电

图 5-2 提供了一种使用 LP873364 为支持 DDR4 存储器的 AM64x 供电的示例电源图。第二个 TPS745 分立式 LDO 由 LP873364 LDO0 启用，以便为 DDR4 VPP 电源轨供电。

5.2 AM64x 双 PMIC 解决方案

图 5-3 中显示了使用 LP873364 和 TPS6521855 为支持 LPDDR4 存储器的 AM64x 供电的示例电源图，其中图 5-4 显示的是 AM64x 支持 DDR4 存储器的情况。

这种双 PMIC 解决方案能够比单 PMIC 解决方案提供更多的电源轨和灵活性。附加电源轨增强了功能性，例如允许与其他 IC（如 TI 的 DP83867 千兆字节 PHY）进行连接。

TPS6521855 预编程为与 LPDDR4 存储器进行连接。然而，它保留了 TPS65218xx 系列的可编程 DIY 功能，因此可以重新编程以使用 DDR4 存储器。此外，如第 6 节中进一步解释的那样，DIY PMIC TPS6521815 也可以编程为该配置供电。

有关实施此解决方案的更多信息，请参阅使用 LP8733xx PMIC 为 AM64x 供电应用简介中的是否可以在双 PMIC 配置中使用 LP873364？ 一节。

图 5-3 使用 LP873364 和 TPS6521855 为支持 LPDDR4 存储器和以太网 PHY 的 AM64x 供电

图 5-4 使用 LP873364 和 TPS6521855 为支持 DDR4 存储器和以太网 PHY 的 AM64x 供电