Power-Management-IC Kleinkraftwerk auf einem Chip

Blockschaltbild des Power-Management-ICs DA9063.
Blockschaltbild des Power-Management-ICs DA9063.

Das ausgeklügelte Power-Management von Smartphone-Prozessoren stellt hohe Anforderungen an die Stromversorgung. Mit einem neuen Power-Management-IC kann Dialog Semiconductor den Stromhunger der stärksten Quad-Cores stillen.

Der Markt für Smartphones und Tablets diversifiziert sich immer mehr. Gab es noch bis vor kurzen die drei Gerätekategorien Phone – Tablet – Notebook, so werden nun auch die Lücken dazwischen geschlossen. So kam Samsung mit dem »Galaxy Note« auf den Markt, ein Maxi-Smartphone im Format eines Notizblocks, das eher schon ein Mini-Tablet als ein Telefon ist.

Nun hat Apple mit dem iPad mini nachgezogen. So schließt sich die Lücke zwischen Smartphones und Tablets. Gleichzeitig hat Intel die Notebook-Hersteller mit seiner Ultrabooks-Initiative zur Herstellung extrem dünner und leichte Notebooks animiert, die an die Bauteile ähnliche Anforderungen stellen Wie Tablets. Und »Convertibles«, die sich sowohl als Tablet wie auch als Notebook verwenden lassen, füllen den Raum zischen diesen beiden Gerätefamilien.

Für die Bauelemente aller dieser Geräte gelten jedoch ganz ähnliche Kriterien: erstens kommen überall dieselben Prozessorfamilien zum Einsatz, zweitens sind alle Designs von Platzknappheit gekennzeichnet. Das gilt insbesondere für die Vertikale, da die Geräte so dünn wie möglich sein sollen. Aber auch in der Horizontalen besteht kein Anlass, verschwenderisch zu sein. Denn wer je ein Tablet von innen gesehen hat, wird merken, dass der meiste Raum von Akku eingenommen wird und die Leiterplatte nicht größer ist als in einem Smartphone. Charles Linomard, Product Marketing Manager von Dialog Semiconductor, sagt: »Es geht schon lange nicht mehr um Millimeter, sondern um Zehntel Millimeter.« Sehr wichtig ist auch das thermische Verhalten der Bausteine, da in den kleinen Gehäusen die Luft knapp ist und die Kühlung über das Gehäuse stattfinden muss.

Mit dem DA9063 bringt Dialog nun einen Baustein auf den Markt, der auch die derzeit stärksten Dual- und Quad-Core-Prozessoren von ARM versorgen kann. Sechs DC/DC-Konverter liefern insgesamt bis zu 12 A. Das Problem ist dabei nicht nur die elektrische Leistung an sich, denn die bleibt im Mittel weitgehend konstant.

Vielmehr stellen die ausgeklügelten Power-Management-Modi sehr hohe Ansprüche an die Stromversorung. Denn ein moderner Prozessor wie der A15 senkt gleichzeitig Frequenz und Spannung ab. Das bedeutet beim Erwachen aus den Schlafmodi enorm hohe Stromspitzen, die ein Power-Management-IC verkraften muss. Lösen lässt sich die Anforderung entweder durch große Kondensatoren, die aber wegen des hohen Platzbedarfs unerwünscht sind, oder – wie beim DA9063 – durch eine hohe Schaltfrequenz (3 MHz).

Der Baustein kommt zunächst für den Dual-Core A15 und den Quad-Core A9 auf den Markt. Später sollen Versionen für Freescales i.MX6 und Nvidia Tegra folgen. Aber es sind auch OTP-Varianten (on-time programmable) geplant, die sich an anwendungsspezifische Applikationsprozessoren anpassen lassen.