從搭載人工智能（AI）技術(shù)的門鈴，到可穿戴健康監(jiān)測設(shè)備，再到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡，機(jī)器視覺的應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。如今，它已成為眾多消費(fèi)電子產(chǎn)品的核心功能，通過智能檢測與控制提升人們的日常生活品質(zhì)?；谝曈X的AI正在改變我們與設(shè)備的交互方式，無論是根據(jù)人員占用情況自動(dòng)調(diào)節(jié)的智能照明系統(tǒng)、僅對(duì)有人使用的房間進(jìn)行制冷的智能暖通空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)，還是對(duì)患者生命體征和健康狀況的遠(yuǎn)程監(jiān)測。

據(jù)Global Market Insights數(shù)據(jù)，近年來機(jī)器視覺市場規(guī)模已達(dá)39億美元，且正以超過18%的復(fù)合年均增長率持續(xù)增長。截至21世紀(jì)20年代初，全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量已達(dá)97.6億臺(tái)，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量超過64.2澤字節(jié)（ZB）。預(yù)計(jì)未來幾年，這些數(shù)字將翻倍甚至增長三倍；并在設(shè)備外形尺寸持續(xù)縮小的同時(shí)，推動(dòng)計(jì)算能力和電力需求的不斷攀升。

為滿足這些需求，越來越多的片上系統(tǒng)（SoC）供應(yīng)商正致力于開發(fā)緊湊、高性能的解決方案，以應(yīng)用于消費(fèi)級(jí)和邊緣AI領(lǐng)域；Synaptics和Ambarella（安霸）等等企業(yè)便是其中的典范。它們正打造高度集成的SoC；這些芯片集成了處理、存儲(chǔ)、I/O以及傳感功能，使設(shè)備更小巧、功能更強(qiáng)大。

SoC進(jìn)一步推動(dòng)了邊緣計(jì)算的普及。邊緣設(shè)備無需將數(shù)據(jù)發(fā)送至云端進(jìn)行處理，而是能夠在本地——有時(shí)直接在設(shè)備上，有時(shí)在其它邊緣節(jié)點(diǎn)上——分析數(shù)據(jù)，從而帶來降低延遲、提升隱私保護(hù)，以及實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)響應(yīng)等優(yōu)勢(shì)。據(jù)Gartner預(yù)測，75%的企業(yè)生成數(shù)據(jù)將在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心之外創(chuàng)建和處理。

SoC在多方面優(yōu)化了性能，但同時(shí)也帶來了獨(dú)特的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，尤其是在電源管理領(lǐng)域。

AI SoC的設(shè)計(jì)要求

邊緣設(shè)備中的機(jī)器視覺通常涉及捕獲圖像或視頻流，并使用AI模型對(duì)其進(jìn)行分析，以實(shí)現(xiàn)分類、檢測，或跟蹤等功能。這不僅需要高性能的處理器，還需要高效、可擴(kuò)展的電源系統(tǒng)。

隨著AI模型日益復(fù)雜（例如手勢(shì)識(shí)別、面部識(shí)別、實(shí)時(shí)目標(biāo)跟蹤、空間建模等），計(jì)算負(fù)載也急劇增加。許多視覺處理器的功耗在0.5至1.5瓦之間，但它們依賴多個(gè)電壓軌，并需要精確的時(shí)序控制、突發(fā)模式支持，以及電源門控技術(shù)，以最大限度地提高效率，特別是在主要由事件觸發(fā)的設(shè)備中。先進(jìn)的電源管理解決方案通常會(huì)采用能耗預(yù)測模型；配合電池健康監(jiān)測功能，可實(shí)現(xiàn)關(guān)閉閑置模塊、低功耗模式、智能充電計(jì)劃，及自動(dòng)關(guān)機(jī)條件等功能。

支持AI功能的SoC設(shè)備對(duì)電源管理有若干關(guān)鍵要求：

必須支持多路電壓軌配置，并能為傳感器、存儲(chǔ)器、無線模塊，以及顯示或攝像頭組件供電。

電源解決方案必須能夠高效地處理突發(fā)模式事件——例如事件觸發(fā)的AI推理或快速傳感器響應(yīng)，且不會(huì)產(chǎn)生過大的電壓瞬變。

在空閑、休眠或低功耗監(jiān)測狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)低靜態(tài)電流，對(duì)于延長電池壽命至關(guān)重要。

這些系統(tǒng)還需要具備可靠的故障保護(hù)機(jī)制和出色的熱性能，以確保在緊湊且散熱受限的外殼內(nèi)安全運(yùn)行。

電源方案必須保持極小的物理尺寸，以便嵌入可穿戴設(shè)備、手持設(shè)備，及其它空間受限的設(shè)計(jì)中，同時(shí)仍需為現(xiàn)代SoC設(shè)備所必需的眾多外設(shè)預(yù)留足夠空間。

這正是Qorvo電源技術(shù)大顯身手之處——其推出兩款專為滿足AI SoC在性能、能效與集成度方面嚴(yán)苛需求而設(shè)計(jì)的PMIC（電源管理集成電路）。

ACT88760 特性

ACT88760作為一款高度集成的PMIC，專為機(jī)器視覺SoC和邊緣AI處理器等緊湊型、高功耗應(yīng)用而打造。它在極其小巧的封裝內(nèi)，為需要多路電壓軌、快速負(fù)載響應(yīng)和超低待機(jī)功耗的系統(tǒng)提供了強(qiáng)大支持。下圖為其功能框圖，隨后將介紹其關(guān)鍵特性。

圖1，ACT88760框圖

ACT88760設(shè)計(jì)用于2.6V至5.8V的輸入電壓范圍，非常適合單節(jié)鋰離子或鋰聚合物電池應(yīng)用。它集成了7個(gè)高效降壓轉(zhuǎn)換器——其中3個(gè)額定電流為4A，兩個(gè)為3A，另外兩個(gè)為2A——能夠?yàn)锳I處理器和無線模塊等大電流組件帶來有力支持。產(chǎn)品配備了6個(gè)低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO），包括兩個(gè)高電源抑制比（PSRR）、800mA的LDO以及4個(gè)通用型400mA LDO，非常適合對(duì)噪聲敏感的模擬與射頻（RF）電路。其中兩個(gè)LDO可重新配置為具有低導(dǎo)通電阻（RDS(on)）的1.2A負(fù)載開關(guān)（LSW），足以靈活切換輔助負(fù)載。這些電壓軌支持廣泛的輸出電壓范圍（0.5V至3.8V），并且降壓轉(zhuǎn)換器可在雙相模式下并聯(lián)運(yùn)行，以提供高達(dá)8A的電流，從而確保高電流SoC、AI加速器和無線模塊的可靠運(yùn)行。對(duì)于處理突發(fā)模式或事件觸發(fā)工作負(fù)載的設(shè)計(jì)人員而言，該P(yáng)MIC的2.25MHz開關(guān)頻率可改善瞬態(tài)響應(yīng)，同時(shí)最小化外部元件尺寸。

在空間受限且由電池供電的設(shè)備中，盡量減少功率損耗十分必要。ACT88760在所有穩(wěn)壓器均禁用的情況下，支持低至10μA的靜態(tài)電流；在深度睡眠模式下，僅有一個(gè)LDO工作時(shí)，靜態(tài)電流為65μA，非常適合“始終開啟”的SoC系統(tǒng)。

該器件具備I2C可編程性以及多達(dá)11個(gè)多功能通用輸入輸出接口（GPIO），可用于系統(tǒng)級(jí)控制，非常適合動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)、喚醒/睡眠協(xié)調(diào)和故障監(jiān)測。其內(nèi)置的保護(hù)功能包括過壓保護(hù)（OVP）、過流保護(hù)（OCP）、短路保護(hù)（SCP），和熱關(guān)斷保護(hù)，使ACT88760非常適合散熱受限的設(shè)計(jì)。

ACT88760采用3.78mm x 3.78mm的WLCSP封裝，且所需外部元件極少，平均比同類13軌PMIC小40%。這為傳感器、存儲(chǔ)器或更大容量的電池顯著節(jié)省了電路板空間。對(duì)于每一毫米都舉足輕重的AI SoC而言，ACT88760實(shí)現(xiàn)了高效、靈活且緊湊的電源管理解決方案。

ACT88911 特性

ACT88911是另一款高度集成的PMIC，非常適合配備SoC的設(shè)備。它是目前市面上電壓軌數(shù)量最多的商用PMIC之一，專為計(jì)算機(jī)視覺、AI/AR/VR、FPGA，以及便攜式音視頻系統(tǒng)等應(yīng)用提供多功能、高效的電源管理方案。它通過豐富的可配置穩(wěn)壓器和先進(jìn)的系統(tǒng)控制功能，滿足復(fù)雜的電源需求——且所有這些功能都集成在一個(gè)緊湊的3.76mm x 4.16mm WLCSP封裝中。下圖為其框圖，隨后將介紹關(guān)鍵特性。

圖2，ACT88911框圖

ACT88911可在2.7V至5.5V的寬輸入電壓范圍內(nèi)工作；其集成了5個(gè)降壓轉(zhuǎn)換器、2個(gè)升降壓轉(zhuǎn)換器、2個(gè)升壓轉(zhuǎn)換器，以及10個(gè)LDO/負(fù)載開關(guān)，共計(jì)19路電壓軌。其中，降壓轉(zhuǎn)換器包括兩個(gè)大電流5A電壓軌（可并聯(lián)以實(shí)現(xiàn)高達(dá)10A的連續(xù)輸出）和3個(gè)1A電壓軌，專為以高效、快速瞬態(tài)響應(yīng)為核心的SoC供電而優(yōu)化。兩個(gè)升降壓轉(zhuǎn)換器可在輸入電壓之上或之下進(jìn)行靈活的電壓調(diào)節(jié)，非常適合動(dòng)態(tài)性更強(qiáng)的SoC電源需求。此外，兩個(gè)升壓穩(wěn)壓器支持高達(dá)30mA的輸出電流，且電壓可編程至20V，能夠滿足發(fā)光二極管（LED）背光或輔助電源需求。

LDO與負(fù)載開關(guān)覆蓋了廣泛的電流處理能力：包括兩個(gè)200mA高PSRR LDO，適用于對(duì)噪聲敏感的模擬和RF模塊；3個(gè)可配置為負(fù)載開關(guān)的通用400mA LDO；3個(gè)用于輔助負(fù)載的1.5A負(fù)載開關(guān)；以及2個(gè)超低靜態(tài)電流的“常開型”LDO，專為待機(jī)或始終激活的SoC功能而設(shè)計(jì)。

ACT88911專為系統(tǒng)級(jí)靈活性而設(shè)計(jì)，具備全面的I2C接口，可實(shí)時(shí)配置輸出電壓、上電時(shí)序、動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)（DVS），和故障管理。其12個(gè)多功能GPIO支持系統(tǒng)控制功能，如電源就緒信號(hào)、中斷、帶閃爍/呼吸模式的LED驅(qū)動(dòng)，以及喚醒觸發(fā)。該P(yáng)MIC集成的主控制器可管理復(fù)雜的上電/斷電時(shí)序、睡眠模式和故障監(jiān)測，使系SoC設(shè)計(jì)人員能夠優(yōu)化電源狀態(tài)，并確保在不同工作負(fù)載下穩(wěn)定運(yùn)行。

通過專有的ACOT控制技術(shù)用于降壓和升降壓穩(wěn)壓器、高達(dá)3.3MHz的高開關(guān)頻率以減小外部元件尺寸，以及超低靜態(tài)電流（在超低功耗模式下可低至約10μA），ACT88911實(shí)現(xiàn)了極致的能效表現(xiàn)。這些特性有助于延長電池壽命，并降低緊湊型、對(duì)功耗敏感SoC器件中的熱耗散。

內(nèi)置的保護(hù)功能包括欠壓鎖定（UVLO）、OVP、OCP、SCP，以及多級(jí)溫度告警，防止SoC和系統(tǒng)在異常工況下受損，提高在嚴(yán)苛環(huán)境中的可靠性。

憑借高度集成、靈活配置和封裝小巧等特點(diǎn)，ACT88760與ACT88911均能助力SoC器件在多軌電源系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高效且可擴(kuò)展的電源管理，從而加速產(chǎn)品上市進(jìn)程，并降低整體系統(tǒng)成本與復(fù)雜性。

結(jié)論

機(jī)器視覺已不再是小眾功能，而是下一代AI賦能、電池供電消費(fèi)科技產(chǎn)品的核心所在。當(dāng)今設(shè)計(jì)人員面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)顯而易見：如何在更小、更智能、更便攜的外形中實(shí)現(xiàn)日益復(fù)雜的AI功能？

這正是Qorvo ACT88760和ACT88911等電源管理解決方案的價(jià)值所在。這兩款PMIC專為邊緣設(shè)備打造，滿足多軌供電、超低待機(jī)功耗、動(dòng)態(tài)工作負(fù)載支持，及極小占板面積等嚴(yán)苛需求。無論您正在開發(fā)新一代智能眼鏡、家庭助手，還是便攜式醫(yī)療監(jiān)護(hù)儀，Qorvo都能為您帶來“智”造更智能電源所需的工具。