【芝能智芯——SoC 供电方案考虑】

DrMOS 是一种单片电源设计，具有高功率密度、精确的电流感应和精确的芯片内温度感应，数字控制器提供了灵活性和可扩展性，可以根据给定 SoC 核心轨道的电流等级配置相数。数字控制器不需要任何外部反馈环路补偿，这简化了设计工作，缩短了开发时间。DrMOS 还具有非易失性内存（NVM），可以配置和重新配置寄存器设置，最多可达 1,000 次，控制器和 DrMOS 提供了各种监测和保护功能，可用于实施系统级遥测。

汽车 SoC 和电池

现代汽车有两种 12V 电池选择：铅酸电池或锂离子电池。锂离子电池的最大输出电压（VOUT）高达 20V，铅酸电池在瞬态时可以达到 40V 的最大 VOUT。

使用 22V 额定 DrMOS 产品的单级电源转换实现，锂离子 12V 电池的车辆可以直接在电池上使用 22V 的 DrMOS，而无需预调节器将电池电压转换为 SoC 核心轨道电压。这对于提高效率、减小 PCB 面积、降低成本和优化电气性能是一种理想的实现。

对于使用铅酸电池的车辆，在负载转储或双电池情况下，最大电压可能达到 40V。在这种情况下，将使用预调节器来限制 DrMOS 上的输入电压（VIN）的最大值为 20V，以保护 DrMOS 在瞬态时期。可以使用预调节器作为电压限制器。该预调节器可以以 100% 占空比运行，在正常工作条件下，它只是一个提供>99% 效率的传递，这意味着在电池电压（VBATT）超过预设 20V 限制时，预调节器在电压瞬变时限制 DrMOS 的 VIN 为 20V 的几毫秒。

在电气性能方面，使用预调节器的实现与单级电源转换类似，因为预调节器仅在 VBATT 瞬变超过 20V 时的瞬态期间处于活动状态。此外，在具有预调节器的情况下，总 PCB 面积仍然可以小于传统实现，后者使用高电压离散 FET 和模拟 PWM 控制器进行单级转换。

使用两级电源转换的 12V 铅酸电池供电汽车应用的实现，第一级将 VBATT 转换为 5V 或 3.3V 的中间总线电压。第二级将中间总线电压转换为 SoC 核心轨道电压，使用 6V 额定 DrMOS 设备。

两级转换需要额外的半导体器件，但与单级解决方案相比，对于低至中功率 SoC 核心轨道来说，总体 SoC 电源解决方案可能更小、更便宜。系统设计师必须权衡所有因素，例如 12V 电池化学成分和 SoC 核心轨道功率规格，以选择设计的最佳电源架构。

使用数字多相控制器和单片式 DrMOS 功率级的简化应用原理图。MPQ2977-AEC1 数字，6 相控制器配置为两个输出轨和每个轨的三个相。实施了一些监测和保护功能，例如过电流保护（OCP）、过电压保护（OVP）和过温保护（OTP）。

●汽车分布式架构供电

汽车计算架构正在从分布式架构演变为由强大的 SoC 驱动的集中式架构。在中央计算中使用的 SoC 需要先进的电源管理解决方案，特别是用于核心电压轨道。传统的电源解决方案不再适用于下一代中央计算功率应用。在汽车 SoC 核心电源应用中使用的电源管理解决方案、数字多相控制器和 DrMOS 功率级可以提供可扩展、灵活、紧凑的高效电源解决方案和快速瞬态响应。本文解释了如何实现具有单级或两级电源转换的电源架构。