Power-Management auf einem Chip für Intel-Atom-Designs
Für die Erzeugung von Spannungen und Taktsignalen sind auf einem Atom-Board 20 aktive und über 180 passive Komponenten nötig. Das Power-Management-IC DA60001 reduziert diese Zahl auf beinahe die Hälfte.
Batterielaufzeit ist das A und O bei mobilen Geräten. Durch Intels Atom-Prozessor hat die x86-Architektur einen großen Sprung nach vorne gemacht: 75 Prozent weniger Verlustleistung und 80 Prozent weniger Platzbedarf auf der Leiterplatte. Doch ein Atom-Board besteht nicht nur aus Prozessor, Systemcontroller, RAM und Firmware-Hub – irgendwoher müssen auch Strom, Spannungen, Takt- und Steuersignale für diese zentralen Komponenten kommen. Ein Atom-Board zählt nicht weniger als 20 aktive und 180 passive Komponenten, um die passenden Signale zu erzeugen.
Das System-Powermanagement-IC DA6001 von Dialog Semiconductor ist auf die Atom-Prozessoren der Serie »Z« abgestimmt. Dieses IC versorgt den Prozessor, den Systemcontroller US15W, das DRAM, den Firmware-Hub sowie PCI Express mit den nötigen Spannungen, Takt- und Steuersignalen. Zwar verschwinden nicht alle der 20 aktiven und 180 passiven Komponenten, aber immerhin reduziert sich deren Anzahl auf weniger als 40 Prozent gegenüber einer diskreten Lösung.
Drei DC/DC-Abwärtswandler, sechs LDO-Spannungsregler und drei PLLs erzeugen die von der Intel-Spezifikation IMVP-6 (Intel Mobile Voltage Positioning) geforderten Signale. Zusätzlich sind einige externe Feldeffekttransistoren nötig, die die höheren Ströme in den DC/DC-Schaltwandlern für Prozessor und Speicher schalten. Diese Leistungstransistoren hat Dialog Semiconductor nicht integriert, weil der gesamte Chip sonst zu viel Strom verbraucht hätte. Der DA6001 arbeitet – wie einige Atom-Z5xx-Bausteine – im erweiterten Temperaturbereich von -40 bis +85 °C.
Dialog wird vom DA6001 drei verschiedene Varianten herstellen: zwei für Automotive-Anwendungen und eine für industrielle Boards. Diese Varianten werden durch OTP-Programmierung parametriert, so dass die Bausteine in ihren Grundeigenschaften identisch sind. Die Automotive-Varianten enthalten z.B. eine Ladungspumpe für den 5-V-Ausgang, denn obwohl der Chip mit 12 V gespeist wird, kann in einem Fahrzeug die Batteriespannung auf 4,5 V absinken, wenn der Motor gestartet wird. Die Ladungspumpe verhindert für diesen kurzen Moment den Zusammenbruch der Spannungen und damit den Ausfall des Systems. Entwicklungspartner für den Baustein war in diesem Fall die Firma Harmann Becker, die ein Infotainment-System mit Atom-Prozessor entwickelt.
Für den Industriebereich zeigte Dialog Semiconductor ein Core-Express-Modul der Firma Lippert, das bereits mit einem DA6001-Sample ausgerüstet war. Das Core-Express-Modul von Lippert ist mit 58 x 65 mm² eines der kompaktesten Atom-Designs auf dem Markt. Durch den Einsatz des DA6001-Bausteins konnte so viel Platz auf dem Modul gespart werden, dass Lippert noch eine zusätzliche Disk-on-Chip mit 1 Gbyte unterbringen konnte.
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