從搭載人工智能（AI）技術(shù)的門鈴，到可穿戴健康監(jiān)測設備，再到增強現(xiàn)實眼鏡，機器視覺的應用已遠遠超越了工業(yè)自動化領(lǐng)域。如今，它已成為眾多消費電子產(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)。基于視覺的AI正在改變我們與設備的交互方式，無論是根據(jù)人員占用情況自動調(diào)節(jié)的智能照明系統(tǒng)、僅對有人使用的房間進行制冷的智能暖通空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)，還是對患者生命體征和健康狀況的遠程監(jiān)測。

據(jù)Global Market Insights數(shù)據(jù)，近年來機器視覺市場規(guī)模已達39億美元，且正以超過18%的復合年均增長率持續(xù)增長。截至21世紀20年代初，全球物聯(lián)網(wǎng)設備數(shù)量已達97.6億臺，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量超過64.2澤字節(jié)（ZB）。預計未來幾年，這些數(shù)字將翻倍甚至增長三倍；并在設備外形尺寸持續(xù)縮小的同時，推動計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）供應商正致力于開發(fā)緊湊、高性能的解決方案，以應用于消費級和邊緣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、I/O以及傳感功能，使設備更小巧、功能更強大。

SoC進一步推動了邊緣計算的普及。邊緣設備無需將數(shù)據(jù)發(fā)送至云端進行處理，而是能夠在本地——有時直接在設備上，有時在其它邊緣節(jié)點上——分析數(shù)據(jù)，從而帶來降低延遲、提升隱私保護，以及實現(xiàn)實時響應等優(yōu)勢。據(jù)Gartner預測，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，但同時也帶來了獨特的設計挑戰(zhàn)，尤其是在電源管理領(lǐng)域。

AI SoC的設計要求

邊緣設備中的機器視覺通常涉及捕獲圖像或視頻流，并使用AI模型對其進行分析，以實現(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、可擴展的電源系統(tǒng)。

隨著AI模型日益復雜（例如手勢識別、面部識別、實時目標跟蹤、空間建模等），計算負載也急劇增加。許多視覺處理器的功耗在0.5至1.5瓦之間，但它們依賴多個電壓軌，并需要精確的時序控制、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)的設備中。先進的電源管理解決方案通常會采用能耗預測模型；配合電池健康監(jiān)測功能，可實現(xiàn)關(guān)閉閑置模塊、低功耗模式、智能充電計劃，及自動關(guān)機條件等功能。

支持AI功能的SoC設備對電源管理有若干關(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，且不會產(chǎn)生過大的電壓瞬變。

在空閑、休眠或低功耗監(jiān)測狀態(tài)下實現(xiàn)低靜態(tài)電流，對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機制和出色的熱性能，以確保在緊湊且散熱受限的外殼內(nèi)安全運行。

電源方案必須保持極小的物理尺寸，以便嵌入可穿戴設備、手持設備，及其它空間受限的設計中，同時仍需為現(xiàn)代SoC設備所必需的眾多外設預留足夠空間。

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苛需求而設計的PMIC（電源管理集成電路）。

ACT88760 特性

ACT88760作為一款高度集成的PMIC，專為機器視覺SoC和邊緣AI處理器等緊湊型、高功耗應用而打造。它在極其小巧的封裝內(nèi)，為需要多路電壓軌、快速負載響應和超低待機功耗的系統(tǒng)提供了強大支持。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設計用于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用。它集成了7個高效降壓轉(zhuǎn)換器——其中3個額定電流為4A，兩個為3A，另外兩個為2A——能夠為AI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個低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO），包括兩個高電源抑制比（PSRR）、800mA的LDO以及4個通用型400mA LDO，非常適合對噪聲敏感的模擬與射頻（RF）電路。其中兩個LDO可重新配置為具有低導通電阻（RDS(on)）的1.2A負載開關(guān)（LSW），足以靈活切換輔助負載。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)運行，以提供高達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行。對于處理突發(fā)模式或事件觸發(fā)工作負載的設計人員而言，該PMIC的2.25MHz開關(guān)頻率可改善瞬態(tài)響應，同時最小化外部元件尺寸。

在空間受限且由電池供電的設備中，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LDO工作時，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11個多功能通用輸入輸出接口（GPIO），可用于系統(tǒng)級控制，非常適合動態(tài)電壓調(diào)節(jié)、喚醒/睡眠協(xié)調(diào)和故障監(jiān)測。其內(nèi)置的保護功能包括過壓保護（OVP）、過流保護（OCP）、短路保護（SCP），和熱關(guān)斷保護，使ACT88760非常適合散熱受限的設計。

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、存儲器或更大容量的電池顯著節(jié)省了電路板空間。對于每一毫米都舉足輕重的AI SoC而言，ACT88760實現(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，專為計算機視覺、AI/AR/VR、FPGA，以及便攜式音視頻系統(tǒng)等應用提供多功能、高效的電源管理方案。它通過豐富的可配置穩(wěn)壓器和先進的系統(tǒng)控制功能，滿足復雜的電源需求——且所有這些功能都集成在一個緊湊的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個降壓轉(zhuǎn)換器、2個升降壓轉(zhuǎn)換器、2個升壓轉(zhuǎn)換器，以及10個LDO/負載開關(guān)，共計19路電壓軌。其中，降壓轉(zhuǎn)換器包括兩個大電流5A電壓軌（可并聯(lián)以實現(xiàn)高達10A的連續(xù)輸出）和3個1A電壓軌，專為以高效、快速瞬態(tài)響應為核心的SoC供電而優(yōu)化。兩個升降壓轉(zhuǎn)換器可在輸入電壓之上或之下進行靈活的電壓調(diào)節(jié)，非常適合動態(tài)性更強的SoC電源需求。此外，兩個升壓穩(wěn)壓器支持高達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與負載開關(guān)覆蓋了廣泛的電流處理能力：包括兩個200mA高PSRR LDO，適用于對噪聲敏感的模擬和RF模塊；3個可配置為負載開關(guān)的通用400mA LDO；3個用于輔助負載的1.5A負載開關(guān)；以及2個超低靜態(tài)電流的“常開型”LDO，專為待機或始終激活的SoC功能而設計。

ACT88911專為系統(tǒng)級靈活性而設計，具備全面的I2C接口，可實時配置輸出電壓、上電時序、動態(tài)電壓調(diào)節(jié)（DVS），和故障管理。其12個多功能GPIO支持系統(tǒng)控制功能，如電源就緒信號、中斷、帶閃爍/呼吸模式的LED驅(qū)動，以及喚醒觸發(fā)。該PMIC集成的主控制器可管理復雜的上電/斷電時序、睡眠模式和故障監(jiān)測，使系SoC設計人員能夠優(yōu)化電源狀態(tài)，并確保在不同工作負載下穩(wěn)定運行。

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、對功耗敏感SoC器件中的熱耗散。

內(nèi)置的保護功能包括欠壓鎖定（UVLO）、OVP、OCP、SCP，以及多級溫度告警，防止SoC和系統(tǒng)在異常工況下受損，提高在嚴苛環(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，ACT88760與ACT88911均能助力SoC器件在多軌電源系統(tǒng)中實現(xiàn)高效且可擴展的電源管理，從而加速產(chǎn)品上市進程，并降低整體系統(tǒng)成本與復雜性。

結(jié)論

機器視覺已不再是小眾功能，而是下一代AI賦能、電池供電消費科技產(chǎn)品的核心所在。當今設計人員面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)顯而易見：如何在更小、更智能、更便攜的外形中實現(xiàn)日益復雜的AI功能？

這正是Qorvo ACT88760和ACT88911等電源管理解決方案的價值所在。這兩款PMIC專為邊緣設備打造，滿足多軌供電、超低待機功耗、動態(tài)工作負載支持，及極小占板面積等嚴苛需求。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)護儀，Qorvo都能為您帶來“智”造更智能電源所需的工具。