为汽车 SoC 设计电源树

ADAS 和信息娱乐 SoC 提供越来越高的计算能力，这反过来又导致更高的功率需求。本文讨论如何为汽车 SoC 设计最佳电源架构，重点是前置稳压器设计。

高级驾驶辅助系统 (ADAS) 和信息娱乐片上系统 (SoC) 继续提高计算能力，从而导致更高的功率需求。一个 SoC 可能需要 10 多种不同的电源轨，电流范围从数百安培到几毫安。为这些应用程序制作最佳电源树并非易事。在这里，我们将讨论如何为汽车 SoC 设计最佳电源架构，重点是前置稳压器设计。

汽车环境中的 12V 电池总线可能会遇到各种压力源，例如汽车运行期间发生的瞬态过压 (OV) 和欠压 (UV) 条件。因此，大多数设计为通过 PC 的 12V 总线工作的 DC-DC 集成电路 (IC) 并不适合汽车应用。

需要一个预调节器来为低压 dc-dc IC 准备场。该预稳压器应生成干净的总线（通常为 5 或 3.3 V），核心稳压器 (VR) 和其他转换器从该总线运行。

在开发的早期阶段，SoC 电源要求通常会提供每个电源轨的额定电压和电流，以及系统必须准备好支持的预期瞬态电流。电源架构师的工作是将这些信息转换为可理解的高级图表，从该图表开始硬件设计。

请注意，有两个预调节器将每个转换器的输出功率限制在 50 W 左右。通过实施两个预调节器，设计人员可以有更多的 IC 选择选项。

设计前置稳压器的第一步是确定其拓扑。根据所需的工作条件，该稳压器可以是降压转换器、降压-升压转换器或降压和升压转换器的组合。

如果系统必须在热启动事件期间运行，但它可以在更严重的冷启动事件期间短暂关闭，则建议选择降压转换器拓扑以提高成本和效率。如果任何电路在热启动期间需要超过 5 V 的电压，则可以添加一个后升压转换器以确保为电路提供所需的电压。

否则，如果电路也必须在严重的冷车发动情况下运行，请选择降压-升压转换器以保证系统在所有潜在条件下运行。请注意，降压-升压转换器通常比更简单的降压转换器更昂贵且效率更低。对于本设计示例，选择了降压转换器。

一旦确定了拓扑和输出负载，设计人员就应该选择前置稳压器 IC。该 IC 必须在负载突降条件下支持 42V 输入电压，并且能够在热启动条件下以低至 6V 的电压工作。此外，输出负载能力应≥11.5 A，或者两个部件应能够在该电流下并联运行。由于功率水平相似，两个前置稳压器都可以使用相同的 IC。

MPQ4360 -AEC1是一款额定电流为 6 A 的同步降压转换器。它可以在多相配置下工作以实现 12 A 的输出电流。交错多相操作减少了电磁辐射并允许使用更小的组件，与使用控制器和分立 FET 的解决方案相比，这提供了更小的 PCB 布局优势。

该器件还具有非常低的 22µA 静态电流 (I _Q )，因此非常适合汽车应用。图 2显示了两个并行运行的 MPQ4360-AEC1。