PMIC PCA9450 硬件原理全解析：为 i.MX 8M 平台供电的“大脑”

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在嵌入式 Linux 系统中，电源设计是构建稳定系统的基础。PCA9450 是 NXP 推出的一款高度集成的 电源管理芯片（PMIC），专为 i.MX 8M 系列处理器设计。它不仅提供多路电压输出，还具备可编程启动顺序、动态电压调节、低功耗模式等高级特性，是典型智能设备电源架构的“控制中枢”。

本文将结合其官方数据手册，从模块结构、供电原理到通信机制，系统解析 PCA9450 的硬件逻辑。

✅ 一、PCA9450 简介与整体架构

PCA9450 面向高性能嵌入式应用，内部集成：

6 路 Buck（降压型 DC/DC 转换器）
5 路 LDO（低压差线性稳压器）
RTC 时钟驱动、SD 卡电源开关、I2C 电平转换器
中断状态管理、电源时序控制器

其主要版本包括 PCA9450AA、AB、BC，分别适配不同的 i.MX 8M SoC 变体（Mini / Plus / Nano）【源自 PCA9450DS 页6】。
在这里插入图片描述

✅ 二、模块划分：三大功能区域逻辑清晰

PCA9450 的硬件架构可划分为以下三类模块：

区域	描述	功能重点
PMIC 管理区	控制与通信模块，支持 I2C、PWRON、IRQ	与主控交互，配置与监控 PMIC
DC/DC Output	6 路 Buck 模块，输出主电源轨	提供高电流、可调电压供电给 CPU/DDR
LDO Output	5 路 LDO 模块，输出辅助/模拟电源	输出干净稳定低噪声电压供 RTC、音频、SD 卡

✅ 三、Buck 模块工作原理（DC/DC Output）

每个 Buck 模块内部集成开关控制器和反馈调节电路，外部仅需配合电感电容，即可将主输入电压（如 PMIC_5V）转换为所需电压输出，效率远高于 LDO。

Buck 模块	电压范围	输出电流	应用建议
BUCK1~3	0.6~2.1875V（步进12.5mV）	3A	核心系统，如 CPU、GPU、DDR
BUCK4~6	0.6~3.4V（步进25mV）	2~3A	外设/IO 供电或辅助模块

其支持 DVS（动态电压调整）和远程感知（Remote Sense）功能，提升系统能效与供电精度。

✅ 四、LDO 模块工作原理（LDO Output）

LDO 模块无需外部电感，输出电压更稳定且噪声更低，适合模拟和低电流数字电路。

LDO 模块	输出范围	最大电流	典型用途
LDO1/2	1.6~3.3V / 0.85~1.15V	10mA	Always-on，供 RTC/SNVS
LDO3~5	0.8~3.3V	150~300mA	音频、SDIO、模拟模块

例如 LDO5 常用于 NVCC_SD2，为 SD 卡信号供电，支持外部电压选择控制。

✅ 五、I2C 接口通信原理：PMIC 如何被控制？

PCA9450 作为 I2C 从设备（Slave），其所有配置操作（如电压设置、启停控制、状态读取）均通过 I2C 完成。

📌 基本通信机制如下：

主机（如 i.MX8M SoC）是 I2C Master
PCA9450 是 I2C Slave（Client）
使用 SDA（数据线）与 SCL（时钟线）完成通信
从地址通常为 0x25 或 0x5B（取决于版本）

📌 I2C 通信可完成：

操作	说明
电压设定	写寄存器配置各 Buck/LDO 电压值
启停控制	控制某一路电源是否使能
电源序列控制	设定各电源的上电顺序和延时
中断查询	读取 IRQ 状态寄存器

PCA9450 还内建双通道 I2C 电平转换器，可适配主控 1.8V 或 3.3V I/O。

✅ 六、电源输出汇总表（供实际接线参考）

输出通道	对应模块	输出类型	典型电压	用途说明
VDD_ARM	Buck1	DC/DC	0.9V	CPU 核心电压
VDD_SOC	Buck2	DC/DC	0.9V	GPU/VPU/IO
VDD_DRAM	Buck3	DC/DC	0.9V	DDR 内存
VDD_3V3	Buck4	DC/DC	3.3V	外设 IO
VDD_1V8	Buck5	DC/DC	1.8V	音频/低压外设
MVCC_DRAM	Buck6	DC/DC	1.1V	DDR 接口
NVCC_SNVS	LDO1	LDO	0.85V	RTC / 安全域
VDDA_1V8	LDO3	LDO	1.8V	模拟模块
NVCC_SD2	LDO5	LDO	3.3V	SD 卡接口