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ザイリンクス ZU+向けのスケーラブルな車載電源

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概要

このリファレンス デザインは、ZU2CGからZU5EGまでのザイリンクスZynq Ultrascale+のSoC (システム オン チップ) ファミリを使用し、PoL (ポイント オブ ロード) 電源として複数の小型DC/DCコンバータに基づく柔軟な構成を使用する車載アプリケーション向けの電源です。

デュアル3A出力とマルチIC動作を備えたMPQ8886は、各ZU+デバイスの特定のニーズを満たし、最も費用効果の高いソリューションを実現するスケーラビリティを可能にします。MPQ8886の出力は、コストを削減するために単一のインダクタと並列に接続するか、180º位相インターリーブで使用して過渡応答を改善し、自動車のEMC認定に合格するために必要な入力容量とフィルタリングを減らすことができます。必要な個別のMPQ8886 ICの数は、VCCINTレールでのZU+ICの電力ニーズによって異なります。

さらに、MPQ8886のデジタルインタフェースでは、出力電圧を移動中に変更でき、消費電力が少ない場合は個々のフェーズをパワーダウンできるため、出力を調整して消費電力を最適化できます。

機能

図1 : 評価ボード

  • AEC-Q100認定
  • CISPR-25 Class5準拠
  • 5V～35Vの広い動作入力範囲
  • -40℃～+125℃の動作温度範囲
  • ZU+の電力ニーズを満たすスケーラビリティ
  • 軽負荷時の消費電力を抑えるAAMモード
  • 設定可能な周波数範囲 : 150kHz～2MHz
  • OVP、UVP、OCP、UVLO、および熱保護
  • 低EMI向けのプログラム可能な周波数スペクトラム拡散
  • CRC保護を備えた、デフォルトの電源投入条件を定義する複数回のプログラム可能なメモリ

アプリケーション

  • 自動車用コックピット
  • 車載インフォテインメント
  • V2X通信
  • 動作制御

アプリケーションブロック図

ブロック図

関連ソリューション

MPS集積回路 概要
MPQ8886-0000-AEC1 4V～45V入力、デュアル3A / シングル6A出力、デジタルプログラマブル同期整流降圧コンバータ、AEC-Q100認定
MPQ4433-AEC1 3.3V～36V入力、3A同期整流降圧コンバータ、AECQ-100認定
MPQ2166A-AEC1 2.7V～6V 入力、デュアル2A / 2A または 3A / 1A 出力、同期整流降圧コンバータ、AEC-Q100認定
MPQ8904-AEC1 2.5V〜6.5V入力、500mA リニアレギュレータ、AEC-Q100認定
MPQ20051-AEC1 2.5V～5.5V入力、高PSRR 1A リニアレギュレータ、AEC-Q100認定
MPQ20073-AEC1 1.3V～6V VDDQ、2A DDRメモリ ターミネーション・レギュレータ、AEC-Q100認定

表1 : MPSソリューション

システム仕様

パラメータ 仕様
入力電圧範囲 4VDC〜36VDC
出力電圧 複数の出力
最大出力電流 VCCINTで12A
スイッチング周波数 600kHz、1MHz
基板のフォームファクタ 99mm x 70mm x 5mm
電源投入シーケンス制御 あり
電源遮断シーケンス制御 なし (外部シーケンサーが必要)

表2 : システム仕様

パワーレール 電気的特性 ソース 電源投入シーケンス
VCCINT / VCCBRAM / VCCINT_IO 0.85V ±3% 12A以下 2x MPQ8886 1
VCCAUX / VCCAUX_IO / VCCADC 1.8V ±2% 2A以下 MPQ2166A 2
VMGTAVCC 0.9V ±2% 2A以下 MPQ2166A 2
VMGTVCCAUX 1.8V ±2% 0.5A以下 MPQ8904 3
VMGTAVTT 1.2V ±2% 1A以下 MPQ20051 3
VCCO_PSDDR 1.1V〜1.5V ±3% 2A以下 MPQ2166A 3
VCCO_PSIO [3:0] 1.8V〜3.3V ±3% 2A以下 MPQ2166A 3
VTT 0.5·VCCO_PSDDR 2A MPQ20073 4

表3 : ZU+レールディストリビューション

試験結果

効率

図15 : VCCINT効率 - VIN = 12V、TA = 25 - VOUT = 0.85V、FSW = 600kHz、L = 600nH、4フェーズ

図16 : 二次レール効率 - 直列変換のMPQ4433およびMPQ2166

時間領域の波形

図17 : VCCINT定常状態 - IOUT = 0A、VOUT = 0.85V - VIN = 12V、TA = 25ºC、AAMモード

図19 : VCCADC 定常状態 - IOUT = 0A、VOUT = 1.8

21

図21: VCCAUX 定常状態 - IOUT = 0A、VOUT = 1.8

23

図23 : VMGTAVCC 定常状態 - IOUT = 0A、VOUT = 0.9V

25

図25 : VMGTVCCAUX 定常状態 - IOUT = 0A、VOUT = 1.

27

図27 : VMGTAVTT 定常状態 - IOUT = 0A、VOUT = 1.2

29

図29 : VCCO_PSDDR 定常状態 - IOUT = 0A、VOUT = 1.5

31

図31 : VCCO_PSIO 定常状態 - IOUT = 0A、VOUT = 2.5V

図18 : VCCINT 定常状態 - IOUT = 12A、VOUT = 0.85V

図20 : VCCADC 定常状態 - IOUT = 2A、VOUT = 1.8V

22

図22 : VCCAUX 定常状態 - IOUT = 2A、VOUT = 1.8V

24

図24 : VMGTAVCC 定常状態 - IOUT = 2A、VOUT = 0.9V

26

図26 : VMGTVCCAUX 定常状態 - IOUT = 0.5A、VOUT = 1.8V

28

図28 : VMGTAVTT 定常状態 - IOUT = 1A、VOUT = 1.2V

30

図30 : VCCO_PSDDR 定常状態 - IOUT = 2A、VOUT = 1.5V

32

図32 : VCCO_PSIO 定常状態 - IOUT = 2A、VOUT = 2.5V

33

図33 : 25% の負荷ステップに対するVCCINTの応答 - IOUT = 5.5A～8.5A、VOUT = 0.85V

34

図34 : 電源投入シーケンス - VINから開始

EMC測定

VIN = 12V、FSW_MPQ8886 = 600kHz、10% スペクトラム拡散 FSW_MPQ4433 = 1MHz、TA = 25ºC

IVCCINT = 12A、IAUX_3V3 = 2A

37

図37 : CISPR25 Class5 伝導エミッション - 150kHz～108MH

38

図38 : CISPR25 Class5 放射エミッション - 150kHz～30MHz