Microchip以微控制器（Microcontroller）為核心產品，除了不斷自行開發新技術，亦透過公司合併來強化核心產品佈局。目前除提供8/16/32位元微控制器外，也增加了高階微處理器（Microprocessor，MPU）（如Arm® Cortex®-A5）及SoC FPGA（內含5 RISC-V核心）來滿足不同系統應用的需求。
除了核心控制器外，系統電源管理及運作，特別是針對FPGA或MPU等高階控制器，提供符合系統運作範圍的穩定及高效率電源外，整個電源系統的開關時序也是相當重要以滿足系統正常工作。過去常以幾個分離式DC/DC電源加上被動元件調整來控制電源時序，不僅複雜而且佔電路板空間，智慧型電源管理晶片（PMIC：Power Management Integrated Circuit）因應開發來解決多組電源管理與時序問題（見圖二）。Microchip提供多種PMIC解決方案，開發人員在設計系統時可一起考慮（見圖三）。
本文主要介紹最新推出的MCP16701智慧型多組電源管理晶片方案，及其優點和控制方式。根據圖四的MCP16701電源規格概要，此晶片提供8組DC/DC降壓電源（每組提供1.5A電流驅動能力，最多可4組並聯以提供6A電流輸出），還包含4個LDO（每個提供300 mA輸出）及一個LDO控制器，透過外部電晶體來提供較大輸出電流能力。
在精密且複雜的高階電子控制系統中，除了主控制器，系統通常還包括記憶體、通信模組以及周邊感測器等構成元件。這樣的架構需要多組電源搭配及支持較高電流輸出已成為普遍需求。尤其是在系統開關機的時序管理和電壓輸出穩定性方面，都是基本技術要求。MCP16701具有智慧型多組電源管理特性，能夠藉由一顆電源晶片有效滿足整個系統5V以下的供電需求，大幅提升硬體的整合性設計（見圖五）。
在規劃 MCP16701 的電源管理方式時，Microchip 提供了一套 PC 介面，藉由 MCP2221A（USB 轉 I2C 模組）與板上的 PMIC MCP16701 進行通訊。研發人員於開發初期透過軟體介面調整電源安排及時序，確認動作正常穩定後再將整組設定資料燒錄到MCP16701內部非揮發記憶體，下次開機就會照規劃之電源安排及時序運作。設定值也可以整組輸出成檔案，量產時可以透過外部燒錄系統下載，不用每個晶片調整。
另外由於 MCP16701 提供了 I2C 通訊介面，研發人員可以將其連結到主控制IC，於省電休眠時可以對於不需要的電源進行關閉，或是搭配外部不同系統電源需求，亦可透過通信介面及時調整（見圖六及圖七）。
除電源以外，多個多核心高速處理器及大量記憶體的大電流運作時，系統長時間處於高溫動作，如何即時監控溫度及電壓電流穩定性、通知處理器工作速度調整、適時關掉不必要之周邊裝置及應用軟體、啟動風扇降溫及減少耗電，避免系統因過熱過載而當機就相對重要（見圖八）。
Microchip提供多點溫度監控產品如EMC1414為例，搭配外部電晶體或連接到CPU/GPU的內部溫度電晶體，就能提供4組電路板上及核心處理器之溫度監控）。在系統電源監控部分，以PAC1954為例，搭配不同的電阻阻值量測電流及電壓，就能提供4組系統電源之即時監控各個處理器及記憶體的大電流運作，並計算及記錄累積功率消耗。透過I2C串列式通信介面回報主控制器，能大大減少主控制器因實時監控而對系統造成的負擔，亦同時增加系統穩定性（詳細規格及通信協定請參考相關規格書）。
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本文作者為：Microchip現場應用工程師經理 朱文國
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