电源管理芯片 mc13892 分析

kaola22 2011-2-3 19:12 楼主

I.MX5x 系列配合使用Freescale的MC13892做为PMIC 。此处粘贴的原理图以I.MX51 EVK板为例。

Features 特点

? Battery charger system for wall charging and USB charging 电池充电系统包括座充和USB充电。
? 10 bit ADC for monitoring battery and other inputs, plus a coulomb
counter support module    10 bit ADC 监视电池和其他输入，包括一个库仑计数模块。
? 4 adjustable output buck converters for direct supply of the
processor core and memory 4路直接给处理器内核和内存供电的可调的降压转换器。
? 12 adjustable output LDOs with internal and external pass devices    12路可调的低压差线性稳压器。
? Boost converter for supplying RGB LEDs   给RGB LEDs供电的升压转换器。
? Serial backlight drivers for displays and keypad, plus RGB LED
drivers 供显示和按键的几路背光驱动
? Power control logic with processor interface and event detection 提供处理器接口和事件检测的电源控制逻辑。
? Real time clock and crystal oscillator circuitry, with coin cell backup
and support for external secure real time clock on a companion
system processor IC    实时时钟和晶振电路，可以纽扣电池做后备。
? Touch screen interface    触摸屏接口
? SPI/I2C bus interface for control and register access     SPI/I2C 接口做控制和寄存器读写。
? Two package offerings in 7 x 7 mm and 12 x 12 mm      两种封装方式 7x7mm 和 12x12mm

1. 系统各模块

1.1、电池管理，ADC和触摸屏接口

1.2、降压转换器（Buck Switcher）

SWxIN接入的为BP，即电源。
SW1的输出电压范围为0.6V~1.375，负载电流为1050mA；
SW2，SW3，SW4的输出电压范围为0.6V~1.850，负载电流为800mA；
输出电压可以由寄存器配置输出；

1.3、低压稳压器（LDO Regulator）

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总共有12路，可以选择输出到相应的外部设备中；电压的设置也可以在相应的寄存器中进行配置说明。具体在手册的第7.3章节有详细介绍。

1.4、背光和三色LED
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这里的Datasheet上的输入输出的方向是错误的。
在这里输出电压可以到达26.5V，电流最大输出为60mA。
对于三色LED，每一个LED的电流输出等级为8种，可以配置相关寄存器进行设置。
具体参考手册第11章。

1.5、SPI和I2C接口

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利用SPI/I2C接口可以访问其中的寄存器，进行相应的设置。既可以使用SPI的方式也可以使用I2C的方式。

1.6、逻辑接口和时钟接口
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在上图中可以看到有32k时钟的输入的检测，当外部没有32K时钟源时，则使用内部的32K的时钟。
两路PUMSx来决定了上电的顺序；
MODE引脚决定了MC13892工作在哪种模式下，当接入GROUND，则工作正常的模式下（Normal Mode），当接入VCORE上，则进入了测试模式（Test Mode）；
PWRONx来可以作为开关机键使用；
INT引脚是MC13892的中断输出脚；
WDI一般被接入到SW4的引脚上；
RESETBMCU和RESETB分别是MCU的复位引脚和外设的复位引脚；
STANDBY为待机保持引脚；
CLK32K为对外设的32K时钟输出脚；
CLK32KMCU为对MCU的32K的时钟输出脚，前一级的VSRTC是给此32K时钟输出进行供电，CLK32KMCU允许配置是否输出；

2.系统状态

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2.1、OFF状态

如果提供的BP小于设定的阀值（UVDET），则没有Turn On Event会被接受；
如果提供的BP大于设定的阀值（UVDET），则MC13892的核心电压和RTC开始工作，其余的供电时无效的，此时可以接受一个Turn On Event来离开OFF状态。
Turn On Event主要有下列几种情况：按键（Power Button Press），充电接入（Charger Attach），电池接入（Battery Attach），USB接入（USB Attach），RTC报警（RTC Alarm），系统重启（System Restart）。

2.2、Cold Start状态
在这个状态下，Switchers和Regulators会依次上电来防止电流涌入。当进入此状态，Reset Timer会开始运行，当定时时间到，RESETB和RESETBMCU会从低电平跳变到高电平，此时输入控制脚WDI和STANDBYx会无效的。

2.3、WatchDog状态
在这个状态中，MC13892是完全在SPI的控制之下的，WatchDog Timer会开始运行。当定是时间到，会进入到On的状态，在此时输入控制脚WDI和STANDBYx仍是无效的。

2.4、On状态
MC13892完全可以由SPI来进行控制；WDI必须为高，这里提供的推荐接法为连接到SW4。如果WDI变为低，系统会进入到Off State或者是Cold Start；

2.5、User Off Wait状态
MC13892仍然可以受SPI的控制，进入这种模式需要设置USEROFFSPI位为高就可以进入这种模式。在这个过程中，Wait Timer 会开始运行，当定时时间到，则根据相应的状态位来决定进入User Off 模式还是Memory Hold模式。

2.6、Memory Hold状态
在这个状态下RESETBMCU和RESETB为低，并且CLK32K和CLK32KMCU无效（当然如果DRM被设定了，CLK32KMCU仍然是有效的）。在这里要设置SW1MHMODE=SW2MHMODE=SW3MHMODE= 0，SW4MHMODE=1；

2.7、User Off状态
RESETB是低，RESETBMCU为高，CLK32k无效，如果CLK32KMCUEN和USEROFFCLK位都被设置了或者是DRM被设定过，CLK32KMCU则是存在的。在这时SW1UOMODE=SW2UOMODE=SW3UOMODE=SW4UOMODE=1；如果想关闭 Switcher，则对相应的mode bit设置为0。

2.8、Warm Start状态
从此状态恢复，需要等待定时时钟到；

开机过程应该是：当开始的时候，MC13892处于供电的状态，且MC13892对CPU处于断电状态，此时只是MC13892的核心电压和RTC Module处于正常的工作状态，此时检测电路会监测Power ON/OFF管教电压变化状况，当电压出现一个上升沿，上升沿会自动进行30ms的消抖，此时会把他识别为一个turn on event，从而载入各个Regulator的默认参数，并按照默认的顺序依次启动，间隔为2ms，避免大的涌入电流；

关机过程：Powr ON/OFF键也可以作为关机键，当相应的寄存器位为相关值时，4s钟的按键可以使MC13892给CPU断电，这里要注意在复位寄存器钟相应的值也要修改，防止在关机之后进入重启模式会导致系统在1s之后重新启动。