【芝能智芯——SoC 供電方案考慮】

DrMOS 是一種單片電源設計，具有高功率密度、精確的電流感應和精確的芯片內温度感應，數字控制器提供了靈活性和可擴展性，可以根據給定 SoC 核心軌道的電流等級配置相數。數字控制器不需要任何外部反饋環路補償，這簡化了設計工作，縮短了開發時間。DrMOS 還具有非易失性內存（NVM），可以配置和重新配置寄存器設置，最多可達 1,000 次，控制器和 DrMOS 提供了各種監測和保護功能，可用於實施系統級遙測。

汽車 SoC 和電池

現代汽車有兩種 12V 電池選擇：鉛酸電池或鋰離子電池。鋰離子電池的最大輸出電壓（VOUT）高達 20V，鉛酸電池在瞬態時可以達到 40V 的最大 VOUT。

使用 22V 額定 DrMOS 產品的單級電源轉換實現，鋰離子 12V 電池的車輛可以直接在電池上使用 22V 的 DrMOS，而無需預調節器將電池電壓轉換為 SoC 核心軌道電壓。這對於提高效率、減小 PCB 面積、降低成本和優化電氣性能是一種理想的實現。

對於使用鉛酸電池的車輛，在負載轉儲或雙電池情況下，最大電壓可能達到 40V。在這種情況下，將使用預調節器來限制 DrMOS 上的輸入電壓（VIN）的最大值為 20V，以保護 DrMOS 在瞬態時期。可以使用預調節器作為電壓限制器。該預調節器可以以 100% 佔空比運行，在正常工作條件下，它只是一個提供>99% 效率的傳遞，這意味着在電池電壓（VBATT）超過預設 20V 限制時，預調節器在電壓瞬變時限制 DrMOS 的 VIN 為 20V 的幾毫秒。

在電氣性能方面，使用預調節器的實現與單級電源轉換類似，因為預調節器僅在 VBATT 瞬變超過 20V 時的瞬態期間處於活動狀態。此外，在具有預調節器的情況下，總 PCB 面積仍然可以小於傳統實現，後者使用高電壓離散 FET 和模擬 PWM 控制器進行單級轉換。

使用兩級電源轉換的 12V 鉛酸電池供電汽車應用的實現，第一級將 VBATT 轉換為 5V 或 3.3V 的中間總線電壓。第二級將中間總線電壓轉換為 SoC 核心軌道電壓，使用 6V 額定 DrMOS 設備。

兩級轉換需要額外的半導體器件，但與單級解決方案相比，對於低至中功率 SoC 核心軌道來説，總體 SoC 電源解決方案可能更小、更便宜。系統設計師必須權衡所有因素，例如 12V 電池化學成分和 SoC 核心軌道功率規格，以選擇設計的最佳電源架構。

使用數字多相控制器和單片式 DrMOS 功率級的簡化應用原理圖。MPQ2977-AEC1 數字，6 相控制器配置為兩個輸出軌和每個軌的三個相。實施了一些監測和保護功能，例如過電流保護（OCP）、過電壓保護（OVP）和過温保護（OTP）。

●汽車分佈式架構供電

汽車計算架構正在從分佈式架構演變為由強大的 SoC 驅動的集中式架構。在中央計算中使用的 SoC 需要先進的電源管理解決方案，特別是用於核心電壓軌道。傳統的電源解決方案不再適用於下一代中央計算功率應用。在汽車 SoC 核心電源應用中使用的電源管理解決方案、數字多相控制器和 DrMOS 功率級可以提供可擴展、靈活、緊湊的高效電源解決方案和快速瞬態響應。本文解釋瞭如何實現具有單級或兩級電源轉換的電源架構。