瑞萨RZ/T2和RZ/N2的供电解决方案

发布时间：2024-04-22 13:48
作者：AMEYA360
来源：瑞萨电子
阅读量：1456

　　基于Arm®的RZ/T系列MPU通过工业以太网通信提供高性能和高速实时控制，为自动化市场构建高性能系统。RZ/T MPU和RZ/N MPU均基于类似的硬件架构开发而成，并共享相同的软件环境，可实现可扩展产品开发。RZ/T系列MPU支持多种协议，例如EtherCAT®、PROFINET、Ethernet/IP™和下一代TSN。RZ/T MPU配备编码器接口，可支持各种编码器协议。

　　瑞萨RZ/N系列MPU

　　基于Arm®的RZ/N系列MPU是可扩展的高性能通信处理器系列，可以轻松实现包括TSN在内的多种工业以太网协议以及用于工业系统的冗余网络技术。配备千兆交换机，可以轻松连接网络协议;具有丰富的外围设备，可以支持工业以太网的各种应用需求。

　　瑞萨推出RZ/T2和RZ/N2系列的MPU在工业伺服、IO和耦合器等领域应用非常广泛，这得益于瑞萨先进的设计技术和制造工艺。随着工艺的提升，也对芯片的电源系统的时序提出了更高的要求，目前RZ T2/N2系列的上电和下电时序都有比较严格的要求，从手册上可以看到，T2/N2的电源要求有以下特点：

　　1、需要严格的上下电时序

　　2、对1.1V的电流需求比较大，N2L需要310mA,T2M需要660mA

　　3、系统需要有3路电源(1.1V、1.8V和3.3V)

　　如果使用传统的分离器件搭建电源系统，可以很好地满足上电时序的要求，但是却很难满足下电时序，最简单的实现方法是使用PMIC芯片(瑞萨也有专门的PMIC芯片，比如DA9061-16和DA9080-61，可以用作T2/N2的电源)，PMIC芯片的好处是集成度高，设计简单，非常适合对于板子尺寸要求比较高，或者要求开发周期短的应用场合。同时瑞萨也推出了使用GreenPAK+DCDC电源芯片的解决方案，非常适合要求低成本的应用场景。

　　方案一

　　GreenPAK+DCDC+LDO的解决方案

　　这个方案的特点是使用GreenPAK完成上下电的时序控制，所有供电的器件使用外接电源芯片。方案具有对外部的供电负载可以灵活控制的优势，结构如下图所示，SLG46110V可以根据上下电信号输出控制LDO或者DCDC的电源使能管脚实现上下电时序控制。

瑞萨RZ/T2和RZ/N2的供电解决方案

　　方案二

　　GreenPAK+DCDC的解决方案

　　在这个方案中，3.3V和1.8V使用芯片内部的LDO来供电，可以减小板子尺寸，降低成本，但是这个LDO的供电电流比较小，只有300mA左右，需要用户根据外围连接的电路来判断是否合适，结构图如下所示。

　　其中PFI信号可以作为上电信号，EN作为掉电信号，通过配置分压电阻可以修改自己想要的上下电电压，同时GreenPAK里面还有一些资源可以编程用作其他功能。

瑞萨RZ/T2和RZ/N2的供电解决方案

　　方案3

　　PMIC解决方案

　　方案1和2所提供的电源和时序仅满足最小系统电源设计。如果客户因为电机尺寸或者机器人关节大小限制，应用电路和MPU系统共用电源树，以上设计将不能满足客户的小型化需求。此时可以使用PMIC芯片提供多路高精度Buck电源以及LDO电源。

　　如下图所示，瑞萨DA9080-61除了可以提供上电掉电时序管理。还可以同时为RZ/N2L MPU和其他所有外设提供4路1.5A-5A buck电源，1路200mA LDO电源。

瑞萨RZ/T2和RZ/N2的供电解决方案

　　方案4

　　PMIC解决方案

　　PMIC电源DA9061-16也可以提供多路高精度Buck电和LDO电源，并提供上电掉电时序管理，同时为RZ/N2L MPU和其他所有外设提供3路1.5A-5A buck电源，3路300mA LDO电源，1路100mA LDO电源。除此之外，我们还提供DA9061-16AM1-A通过AEC-Q100汽车规格认证，适用于苛刻工作环境的产品。

瑞萨RZ/T2和RZ/N2的供电解决方案

　　不管是高精度、低噪声、分离电源设计以及高集成度PMIC，甚至是内置电感的电源模组，瑞萨都可以针对您的产品形态提供更多电源解决方案。

（备注：文章来源于网络，信息仅供参考，不代表本网站观点，如有侵权请联系删除！）

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　　糖尿病影响着全球超过10%的人口(数据来源：国际糖尿病联盟)，由于其并发症种类繁多且缺乏直接有效的治疗方法，带来了巨大的健康风险。　　连续血糖监测(CGM)已被证明能够彻底改变患者生活的革命性技术，通过赋予患者对日常生活的自主决策权，显著提升了他们的生活质量。　　CGM测量的是皮肤间质液的葡萄糖浓度(图1)。因此，与血液测量相比，它的侵入性更小，并且可以舒适地佩戴在患者皮肤上数天。　　图1：图片来自DiabetesWise.org。该图描述了血管上方的皮肤层，并显示了可靠的血糖信息如何存在于间质液中，而不是血液中。　　通过CGM系统每隔几分钟收集一次的数据，可以传输到医疗读取器或智能手机，然后与医疗机构共享，供专业人员记录和分析。此外，来自联网患者的持续数据流正在推动基于先进人工智能的预测模型的发展，以实现更有效的糖尿病管理和研究。　　CGM技术的研究重点是开发更准确、更安全、更小型化、更耐用且更具成本效益的解决方案。其目标是确保长期可及性和广泛应用，而电子产品在克服这些挑战方面发挥着关键作用。　　大多数商用CGM系统采用放置在患者皮肤上的电化学安培传感器。这些传感器测量与血糖浓度成比例的小电流，然后由模拟前端(AFE)电路处理并转换为数字信号。该信号由微控制器(MCU)处理，并通过低功耗蓝牙(BLE)传输到医疗读取器。该系统由一次性纽扣电池供电。　　瑞萨电子和Xmoore Microelectronics近期开发的参考设计介绍了CGM技术的一些最新进展。该设计采用紧凑高效的系统，包含模拟前端(AFE)、低功耗蓝牙(BLE)SoC和用于数据存储的小型外部闪存。低功耗蓝牙SoC不仅可以处理血糖数据，还可以将其无线传输到医疗读取器或智能手机，为患者和医疗保健提供者带来极大的便利。　　如图2所示，该参考设计展示了一种超紧凑的解决方案，其中低功耗蓝牙SoC和AFE均由1.5V氧化银纽扣电池供电，无需任何外部直流升压电路，这在尺寸和电源效率方面带来了显著提升。整个系统(包括电池)仅占18毫米的空间，这使得CGM制造商能够生产出比目前市面上更小、更薄的皮肤贴片。这种小型化设计减少了传统CGM设备通常带来的笨重感和不适感，从而提高了患者的舒适度，并鼓励患者更好地遵守血糖监测方案。此外，使用低电压商用电池进一步降低了设备的总成本。　　图2：该参考设计采用了Xmoore开发的模拟前端(AFE)和瑞萨提供的蓝牙®片上系统(SoC)。　　如图3所示，这款成本效益高且紧凑的解决方案使参考设计在市场上极具竞争力。更小的尺寸，加上BLE SoC和AFE的高能效，确保CGM系统在功能或性能方面保持经济实惠。这种成本效益对于让更广泛的人群更容易获得持续血糖监测尤为重要，尤其是在保险覆盖范围有限或患者难以获得昂贵医疗设备财政补贴的地区。　　图3：该参考设计集成了Xmoore开发的模拟前端(AFE)和瑞萨提供的蓝牙®片上系统(SoC)。　　该系统由标准1.5V电池供电，可集成到一个18毫米的紧凑贴片中，大小与一枚一角美元硬币相当。　　通过提高糖尿病管理工具的可及性，这项技术可以在减少糖尿病相关的长期健康并发症方面发挥关键作用。随着越来越多的患者能够使用可靠且经济高效的连续血糖监测(CGM)系统，糖尿病相关健康问题的负担将显著减轻，从而改善全球数百万人的健康状况，提高生活质量。　　综上所述，瑞萨和Xmoore Microelectronics联合推出的全新CGM参考设计为糖尿病护理带来了激动人心的突破。微型化、高能效和低成本的结合使其成为市场上极具竞争力的解决方案。通过为患者提供更高的舒适度并降低总体成本，该参考设计有望扩大改变生活的糖尿病管理工具的可及性，最终在全球范围内改善糖尿病的预防和管理效果。　　瑞萨DA14531超低功耗蓝牙®片上系统配备2.4GHz收发器和Arm® Cortex®-M0+微控制器，采用紧凑的3.0mmx2.2mm封装。其配置可延长电池续航时间，它允许在1.5V电池放电周期中持续运行，即使输出电压已低于其额定值。当需要更大RAM时，DA14535也是一个不错的选择。　　XMOORE AFE XMB1000可与2至4端子电化学传感器配合使用，并集成0°C至50°C温度传感器。该器件可在低至1V的电源电压下工作而不会降低性能，并采用2.0mmx2.0mm的BGA封装，仅需极少的被动元件。
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