适用于AMD Xilinx ZU+ 的可扩展汽车电源
描述
本参考设计为采用AMD Xilinx Zynq Ultrascale+系列SoC（从ZU2CG到ZU5EG）的汽车应用提供电源，它采用多个小型DC/DC变换器，可灵活配置为PoL（负载点）电源 。
MPQ8886具备双3A输出和多IC操作功能，其扩展性可以满足每个ZU+器件的特定需求，同时实现最经济的解决方案。MPQ8886的输出可与单个电感器并联以降低成本，或用于180º相位交错以改善瞬态响应，并减少通过汽车EMC认证所需的输入电容和滤波。具体所需的MPQ8886 IC数量则取决于VCCINT电源轨上的ZU+器件电源需求。
此外，MPQ8886的数字接口可随时调节输出电压以优化功耗，而且当功耗较低时，可以关闭单个相位的电源。
特性
图1: 评估板
- 符合AEC-Q100标准
- 符合CISPR-25 等级5标准
- 5V至35V宽工作输入电压范围
- -40ºC至+125ºC的工作温度范围
- 具备可扩展性以满足ZU+电源需求
- AAM模式，可在轻载条件下降低功耗
- 150kHz至2MHz可调频率范围
- OVP、UVP、OCP、UVLO和热保护
- 可调频率扩频，可降低EMI
- 带CRC保护的多次可调存储器，用于定义默认上电条件
应用
- 汽车驾驶舱
- 汽车信息娱乐系统
- V2X通讯
- 运动控制
应用框图
功能框图
相关解决方案
| MPS集成电路 | 描述 |
| MPQ8886-0000-AEC1 | 4V-45V输入，双3A /单6A输出，数字可调同步降压变换器，符合AEC-Q100标准 |
| MPQ4433-AEC1 | 3.3V-36V输入，3A同步降压变换器，符合AECQ-100标准 |
| MPQ2166A-AEC1 | 2.7V-6V输入，双2A/2A或3A/1A输出，同步降压变换器，符合AEC-Q100标准 |
| MPQ8904-AEC1 | 2.5V-6.5V输入，500mA线性稳压器，符合AEC-Q100标准 |
| MPQ20051-AEC1 | 2.5V-5.5V输入，高PSRR，1A线性稳压器，符合AEC-Q100标准 |
| MPQ20073-AEC1 | 1.3V-6V VDDQ，2A DDR存储器终端稳压器，符合AEC-Q100标准 |
表1：MPS解决方案
系统规格
| 参数 | 规格 |
| 输入电压范围 | 4VDC to 36VDC |
| 输出电压 | Multiple Outputs |
| 最大输出电流 | 12A on VCCINT |
| 开关频率 | 600kHz, 1MHz |
| 板尺寸 | 99mmx70mmx5mm |
| 上电排序 | 有 |
| 断电排序 | 无（需要外部定序器） |
表2：系统规格
| 电源轨 | 电气特性 | 所用产品 | 电源上电顺序 |
| VCCINT / VCCBRAM / VCCINT_IO | 0.85V ±3%, ≤12A | 2x MPQ8886 | 1 |
| VCCAUX / VCCAUX_IO / VCCADC | 1.8V ±2%, ≤2A | MPQ2166A | 2 |
| VMGTAVCC | 0.9V ±2%, ≤2A | MPQ2166A | 2 |
| VMGTVCCAUX | 1.8V ±2%, ≤0.5A | MPQ8904 | 3 |
| VMGTAVTT | 1.2V ±2%, ≤1A | MPQ20051 | 3 |
| VCCO_PSDDR | 1.1V-1.5V ±3%, ≤2A | MPQ2166A | 3 |
| VCCO_PSIO [3:0] | 1.8V-3.3V ±3%, ≤2A | MPQ2166A | 3 |
| VTT | 0.5·VCCO_PSDDR, 2A | MPQ20073 | 4 |
表3：ZU+ 电源轨分布
测试结果
效率
图15：VCCINT效率 - VIN = 12V, TA = 25 - VOUT = 0.85V, FSW = 600kHz, L = 600nH, 4相
图16：次级轨效率- MPQ4433和MPQ2166顺序转换
时域波形
图17：VCCINT稳态-IOUT = 0A，VOUT = 0.85V-VIN = 12V，TA =25ºC，AAM模式
图19：VCCADC稳态-IOUT = 0A，VOUT = 1.8
图21：VCCAUX稳态-IOUT = 0A，VOUT = 1.8
图23：VMGTAVCC稳态-IOUT = 0A，VOUT = 0.9V
图25：VMGTVCCAUX稳态-IOUT = 0A，VOUT = 1.8
图27：VMGTAVTT稳态-IOUT = 0A，VOUT = 1.2
图29：VCCO_PSDDR稳态-IOUT = 0A，VOUT = 1.5V
图31：VCCO_PSIO稳态-IOUT = 0A，VOUT = 2.5V
图18：VCCINT稳态-IOUT = 12A，VOUT = 0.85V
图20：VCCADC稳态-IOUT = 2A，VOUT = 1.8V
图22：VCCAUX稳态-IOUT = 2A，VOUT = 1.8V
图24：VMGTAVCC稳态-IOUT = 2A，VOUT = 0.9V
图26：VMGTVCCAUX稳态-IOUT = 0.5A，VOUT = 1.8V
图28：VMGTAVTT稳态-IOUT = 1A，VOUT = 1.2V
图30：VCCO_PSDDR稳态-IOUT = 2A，VOUT = 1.5V
图32：VCCO_PSIO稳态-IOUT = 2A，VOUT = 2.5V
图33：VCCINT对25％负载阶跃的响应-IOUT = 5.5A至8.5A，VOUT = 0.85V
图34：上电顺序-从VIN开始
EMC测量
VIN = 12V; FSW_MPQ8886 = 600kHz, 10% Spread spectrum; FSW_MPQ4433 = 1MHz, TA = 25ºC
IVCCINT = 12A, IAUX_3V3 = 2A
图37：CISPR25 等级5传导发射-150kHz – 108MHz
图38：CISPR25 等级5辐射发射-150kHz – 30MHz
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