EFP01 Energy Friendly PMIC：靈活高效的電源管理解決方案

在當(dāng)今的電子設(shè)備設(shè)計中，電源管理是一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。對于電池供電的應(yīng)用以及對高性能和低能耗有要求的系統(tǒng)來說，一款優(yōu)秀的電源管理集成電路（PMIC）顯得尤為關(guān)鍵。今天，我們就來深入了解一下Silicon Labs推出的EFP01 Energy Friendly PMIC家族。

文件下載：EFP0104GM20-DR.pdf

一、EFP01概述

EFP01是一款極其靈活、高效的多輸出電源管理IC，專為EFM32和EFR32設(shè)備提供完整的系統(tǒng)電源和主電池庫侖計數(shù)功能。它能在0.8至5.5V的寬輸入電壓范圍內(nèi)工作，在EM2模式且單輸出啟用時，靜態(tài)電流低至300nA。

它支持多種電池類型，包括單節(jié)堿性、鋅碳或鋰二硫化鐵原電池，鎳氫/鎳鎘可充電電池，單節(jié)鋰原電池，單節(jié)氯化亞砜鋰原電池，單節(jié)鋰離子/鋰聚合物可充電電池，單節(jié)磷酸鐵鋰可充電電池以及USB電源。其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，涵蓋了物聯(lián)網(wǎng)傳感器和終端設(shè)備、計量、家庭和建筑自動化與安全、健康與保健、可穿戴設(shè)備、智能配件以及人機界面設(shè)備等。

二、主要特性

1. 輸出供應(yīng)

EFP01提供4個電源輸出，包括一個降壓/升壓DC - DC轉(zhuǎn)換器、一個僅降壓DC - DC轉(zhuǎn)換器 + LDO、一個LDO和一個開關(guān)輸出，效率高達94%。

2. 輸出電壓配置

不同的輸出有不同的電壓范圍。例如，VOA輸出電壓范圍為1.7V至5.2V；VOB輸出電壓在不同型號中有不同范圍，如EFP0101/03/06/09/11為0.8V至3.3V，EFP0102/04/07/08/10為0.8V至1.26V；VOC輸出電壓范圍為1.7V至3.3V。

3. 能量模式

EFP01有3種不同的能量模式（EM0、EM2、EM4），可根據(jù)預(yù)期負載優(yōu)化效率。在EM0模式下，所有功能啟用，可支持最大輸出電流；EM2模式下，偏置電流降低以提高效率，但最大輸出電流有所下降；EM4模式下，所有DCDC和LDO輸出禁用，啟用粗調(diào)穩(wěn)壓器，僅能提供約100μA的輸出。

4. 庫侖計數(shù)

集成的庫侖計數(shù)器可無損測量每個DCDC和LDO從電池吸取的電荷。在正常運行前，庫侖計數(shù)器需進行校準，并且由于工作條件的變化（如電池電壓或工作溫度），可能需要定期重新校準。

5. 通信與控制

支持完全可配置的I2C接口，直接模式支持能量模式之間的快速轉(zhuǎn)換，還有IRQ引腳用于通知主處理器。

6. 安全性

具有可編程的浪涌電流、短路耐受輸出、欠壓鎖定（UVLO）電路以及過溫監(jiān)測和IRQ斷言等功能，確保設(shè)備在各種情況下的安全運行。

三、電源架構(gòu)

1. DCDC轉(zhuǎn)換器

EFP01有兩個獨立的DCDC轉(zhuǎn)換器：DCDC A和DCDC B。DCDC A可配置為降壓/升壓、僅降壓或僅升壓模式，而DCDC B僅支持降壓模式。

2. LDO

集成了兩個LDO（LDO B和LDO C），由VDDB引腳供電。LDO B與DCDC B內(nèi)部并聯(lián)，LDO C可獨立使用或與DCDC A外部并聯(lián)。

3. 粗調(diào)穩(wěn)壓器

每個輸出（VOA、VOB、VOC）都有一個并聯(lián)的粗調(diào)穩(wěn)壓器，用于EM4模式。粗調(diào)穩(wěn)壓器靜態(tài)電流低，但輸出調(diào)節(jié)能力差，只能支持非常輕的負載（約100μA）。

四、典型連接配置

EFP01具有多種靈活的配置選項，以支持不同的輸入電源和輸出電壓。

1. 有線降壓配置（EFP0101 & EFP0102）

適用于標稱電壓高于2.5V的電池，DCDC A將電源電壓降壓至較低電壓。

2. 帶LDO C的有線降壓配置（EFP0103 & EFP0104）

針對輸入電壓可能接近降壓轉(zhuǎn)換器輸出電壓的情況，當(dāng)輸入電壓接近VOA輸出電壓時，轉(zhuǎn)換器會動態(tài)切換到LDO供電。

3. 降壓/升壓配置（EFP0106 & EFP0107）

適用于電池電壓可能高于或低于所需VOA輸出電壓的應(yīng)用，但由于支持兩種模式所需的額外功率FET的損耗，效率相對較低。

4. 單節(jié)升壓配置（EFP0108）

主要用于電池標稱電壓在啟動時可能低于VDDB引腳最小電壓（1.8V）的情況，啟動時使用低電壓供電電路從VDDA引腳產(chǎn)生足夠的電壓輸出。

5. 有線升壓配置（EFP0109 & EFP0110）

適用于多種電池類型。

6. 升壓自舉配置（EFP0111）

主要用于支持高阻抗電池，如CR2032鋰硬幣電池。DCDC A配置為有線升壓，VOA輸出電壓設(shè)置為較高值，用于為DCDC B和LDO C的VDDB輸入供電。

五、電氣規(guī)格

文檔中詳細列出了EFP01在不同條件下的電氣特性，包括絕對最大額定值、熱特性、一般工作條件等。同時，還給出了不同型號在各種輸出下的具體參數(shù)，如輸出電壓范圍、輸出負載電流、輸出電壓精度、直流線路調(diào)節(jié)、負載瞬態(tài)響應(yīng)等。這些規(guī)格為工程師在設(shè)計時提供了重要的參考依據(jù)。

六、寄存器定義

EFP01通過訪問其寄存器進行控制和配置，寄存器訪問支持所有能量模式（EM0、EM2和EM4）。文檔中詳細介紹了每個寄存器的功能和位定義，包括狀態(tài)標志寄存器、庫侖計數(shù)配置寄存器、OTP控制寄存器等。了解這些寄存器的使用方法對于正確配置和操作EFP01至關(guān)重要。

七、總結(jié)

EFP01 Energy Friendly PMIC家族憑借其靈活的配置選項、高效的電源管理能力以及豐富的功能特性，為各種電池供電應(yīng)用和高性能低能耗系統(tǒng)提供了一個優(yōu)秀的解決方案。在實際設(shè)計中，工程師可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求選擇合適的型號和配置，充分發(fā)揮EFP01的優(yōu)勢。同時，需要注意各個參數(shù)的設(shè)置和調(diào)整，以確保設(shè)備的穩(wěn)定運行。大家在使用EFP01的過程中，有沒有遇到過一些有趣的問題或者獨特的應(yīng)用場景呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。