适用于 Mobileye EyeQ6L 平台的 MPSafeTM 电源子系统解决方案

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1 概述

1.1 简介

EVME6L_00A 是 MPS 提供的一种 MPSafeTM 电源子系统解决方案,它能够为 Mobileye EyeQ6L 平台供电以实现汽车自动驾驶功能。该解决方案凭借高效率的开关稳压器而具备出色的电力传输能力。

其电源变换器的控制架构允许系统在不增加输出电容的情况下实现快速、出色的负载瞬态响应。 此外,方案中的 MPQ79500FS 电压监控器和 MPQ79700FS 电源定序器可帮助系统达到 ASIL-D 功能安全等级。

1.2 功能特性

  • 9个输出轨:
    • 8 个负载点 (PoL) 变换器
    • 1 个同步降压变换器支持 1 个核心轨
  • 精确监控 12 个电压轨,以防止过压 (OV)
    故障、欠压 (UV) 故障并记录上电时序
  • 12 个带故障检测功能的定序器通道
  • 32kHz 晶体振荡器驱动器
  • 实时时钟 (RTC)
  • 视窗化看门狗监视器
  • 高达 20A 的预稳压器

图1: EVME6L_00A 参考设计

1.3 应用

  • 自动驾驶平台
  • 汽车高级驾驶辅助系统(ADAS)

2 参考设计

2.1 功能框图

MPS 提供 EVME6L_00A 评估板以评估并设计 EyeQ6L 片上系统 (SoC) 的电源。评估板功能框图如图 2 所示。

该板包括两个小型电流稳压器(MPQ5075A 和 MPQ3414B)、一个具有 6 个小电流输出的 PMIC(MPQ7920)和一个大电流稳压器(MPQ2886)。MPQ2286 提供固定频率零延迟脉宽调制 (ZDP) 控制,以实现快速且出色的瞬态响应。MPQ7920 具有恒定导通时间 (COT) 控制架构,也可实现快速瞬态响应。此外,系统还包括一个 MPQ79700FS 电源定序器和两个 MPQ79500FS 电压监控器,用以评估这些产品的功能安全能力。

图2:功能框图 (1) (2)

注:
1) MPQ79700FS 可选。系统可采用应用微控制器 (MCU) 来启用稳压器。
2) MPQ5075A 和 MPQ3414B 可选,用以满足用户外部需求(如 CAN 和 MIPI)。

2.1 电压轨分配

表 1 显示了系统的综合电压轨分配。

表1: 电压轨分配

DC/DC 变换器 器件 输出 (V) 输出 (A) MPQ79500 通道 MPQ79700
EN1 EN2 EN3 EN4
HCVR1 MPQ2286 0.75 11 0x30 (通道 2) x
LDO1 MPQ7920 1.8 0.3 0x33 (通道 4) x
LDO0 MPQ7920 0.75 0.25 0x33 (通道 6) x
SW6 MPQ3414B 5 0.3 0x30 (通道 1) x
SW5 MPQ5075A 3.3 3 0x30 (通道 3) x
SW4 MPQ7920 1.25 2 0.33 (通道 3) x
SW3 MPQ7920 0.6 2 0x33 (通道 1) x
SW2 MPQ7920 1.8 1.5 0x33 (通道 5) x
SW1 MPQ7920 1.1 2 0x33 (通道 2) x


2.2 相关解决方案

本参考设计基于以下 MPS 解决方案:

表2: 相关解决方案

MPS IC 描述
MPQ79500FS-AEC1 6 通道 ASIL-D 电压监控器
MPQ79700FS-AEC1 汽车功能安全电源定序器
MPQ5075A-AEC1 具有可配置限流功能的 5.5V、5A、低导通电阻 (RDS(ON)) 负载开关
MPQ2286-AEC1 MPSafeTM QM、6V、12A、可调高频降压稳压器
MPQ7920-AEC1 5V PMIC,具有 4 个降压变换器、5 个 LDO,并可通过 I2C 和 MTP 灵活设置系统
MPQ3414B-5-AEC1 具有输出断连功能的 1.5A、2.2MHz、5V VOUT、52μA IQ、同步升压变换器
MPQ4371GVE-6001-AEC1 36V、10A、超低静态电流、同步降压变换器
MPQ5850-AEC1 36V、带反向保护功能的智能二极管控制器


2.3 系统规格

表3: 系统规格

参数 规格
预稳压器输入电压 (VIN) 范围 3.3V 至 36V
预稳压器额定功率 33W
小电流电压轨 8 个电压轨
小电流稳压器 (VR) 输出功率 21W
大电流电压轨 1 个电压轨
大电流 VR 输出功率 8.25W
电路板尺寸 145mmx160mmx20mm

注:
3) 未上线的产品请联系 MPS FAE。


表4: 系统规格详情

电压轨 产品型号 DC 电压电平(V) DC 电压纹波 (4) (mV) 开关频率 (kHz) 峰值效率 (5) (%)
PRE_REG MPQ4371 3.35 50.08 2200 90.8
VDD_C0RE MPQ2286 0.76 10.42 2200 90
1V1 MPQ7920 (Buck 1) 1.11 14.58 2000 83.9
1V8_RING MPQ7920 (Buck 2) 1.79 9.02 2000 89.9
0V6 MPQ7920 (Buck 3) 0.60 5.75 2000 74.6
1V25_MCU MPQ7920 (Buck 4) 1.26 10.89 2000 84.8
1V8_EQ MPQ7920 (LDO 0) 1.79 6.90 - -
0V75_MIPI MPQ7920 (LDO 1) 0.74 16.34 - -
3V3 MPQ5075A 3.3 25.97 - 99.7
5V_CAN MPQ3414B 5.00 16.02 2200 -

注:
3) 以下数值在最大负载电流和 25°C 条件下得出。
4) 以下数值在每个电源单元 (PSU) 均处于 25°C 的标称条件下得出。

表5: 瞬态响应规格

电压轨 标称电压 (V) 标称电流 (A) 电流变化率 (A/µs) 电流变化瞬态幅度 (A) 总电压变化 (6) (mVPP) 总电压变化 (6) (%)
VDD_CORE 0.75 11.3 7.5 7.5 30.56 4.07
1V1 1.1 2 1 1 17.71 1.61
1V8_RING 1.8 1.5 0.15 0.15 45.44 2.52
0V6 0.6 2 1 1 14.60 2.43
1V25_MCU 1.25 2 1 1 30.71 2.45
1V8_EQ 1.8 0.3 0.15 0.15 56.73 3.15
0V75_MIPI 0.75 0.25 0.125 0.125 40.06 5.34
3V3 3.3 3 2 2 76.42 2.31
5V_CAN 5 0.3 0.15 0.15 185.90 3.71

注:
6) 包括负载瞬态、DC 精度和 IR 压降。