NXP QorIQ 處理器是用于云網(wǎng)絡(luò)和存儲應(yīng)用的高性能 64 位 Arm® 多核處理器。兩個高端 QorIQ 變體是 LS2085A 和 LS2088A。8核QorIQ Layerscape LS2088A和4核LS2048A多核處理器配備Arm Cortex- A72內(nèi)核,帶有先進的高性能數(shù)據(jù)通路和網(wǎng)絡(luò)外設(shè)接口,適用于網(wǎng)絡(luò)、電信/數(shù)據(jù)通信、無線基礎(chǔ)設(shè)施、軍事和航空航天應(yīng)用。
LS2085A/2088A 板上需要幾個電源軌：最重要的是核心軌以及 SerDes 邏輯和接收器軌。使用 PMBus 接口可以簡化這些高電流軌的編程和監(jiān)控。
PMBus是一項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，它可以簡化與電源轉(zhuǎn)換器和電源系統(tǒng)中其它設(shè)備的2線制數(shù)字通信。在你的系統(tǒng)中使用PMBus可以減少設(shè)計時間、降低風(fēng)險和成本，從而增加電源的功率密度和可靠性，并且優(yōu)化組件性能和效率。PMBus使你能夠監(jiān)視電流、電壓和溫度，并且報告和記錄故障。在使用PMBus時，通過將全新缺省參數(shù)儲存在非易失性存儲器中，設(shè)計人員能夠在設(shè)備運行期間配置IC，從而在較短的時間周期內(nèi)生成并驗證全新設(shè)計。
TI的PMBus控制器和轉(zhuǎn)換器采用兩種不同的控制模式拓?fù)洌耗M控制環(huán)路，通常情況下，速度最快，以及數(shù)字控制環(huán)路，由于其時鐘和比例積分微分 (PID) 電路，會增加系統(tǒng)的延遲。TI很多基于PMBus D-CAP?，D-CAP2? 和D-CAP3? 的控制器和iFET特有一個模擬控制環(huán)路，可實現(xiàn)更快的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)，并且沒有環(huán)路補償。
TI為 NXP QorIQ LS2085A/88A 處理器提供 PMBus 穩(wěn)壓器參考設(shè)計，該設(shè)計完全滿足 LS2085A/88A 容差規(guī)范，同時僅需要 NXP 評估板所需輸出電容的 50%。該參考設(shè)計包含TPS53681雙輸出 PMBus 控制器和 TI 的CSD95490Q5MC智能功率級，如圖 1 所示。
圖 1：NXP LS2085A88A QorIQ 電源設(shè)計
TPS53681是一款多相降壓控制器，具有雙通道、內(nèi)置非易失性存儲器（NVM）和PMBus? 接口，并與Tl NexFET完全兼容?功率級。D-CAP等高級控制功能+? 具有下沖抑制（USR）的架構(gòu)提供快速瞬態(tài)響應(yīng)、低輸出電容和高效率。該裝置還提供了新穎的相位交錯策略和動態(tài)相位切換，以提高不同負(fù)載下的效率。該設(shè)備支持快速動態(tài)電壓轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換速率可調(diào)。此外，該設(shè)備支持PMBus通信接口，用于向系統(tǒng)報告電壓、電流、功率、溫度和故障狀況的遙測。所有可編程參數(shù)均可通過PMBus接口進行配置，并可作為新的默認(rèn)值存儲在NVM中，以盡量減少外部部件數(shù)量。
TPS53681設(shè)備采用熱增強型40引腳QFN封裝，額定工作溫度為-40°C至125°C。
CSD95490Q5MC NexFET? 功率級是一種高度優(yōu)化的設(shè)計，用于大功率、高密度同步降壓變換器。該產(chǎn)品集成了驅(qū)動IC和功率MOSFET，以完成功率級開關(guān)功能。這種組合在一個5毫米×6毫米的小外形封裝中產(chǎn)生大電流、高效率和高速開關(guān)能力。它還集成了精確的電流傳感和溫度傳感功能，以簡化系統(tǒng)設(shè)計并提高精度。此外，PCB FootPNT經(jīng)過優(yōu)化，有助于縮短設(shè)計時間，簡化整個系統(tǒng)設(shè)計的完成。
TI 對該參考設(shè)計進行了全面測試，該板包含用于測試負(fù)載瞬態(tài)的板載負(fù)載瞬態(tài)發(fā)生器電路，從而測量交流輸出電壓容差。該參考設(shè)計板具有用于完整電源測試、TPS53681 編程和使用 TI Fusion Digital Power? Designer通過 PMBus 接口監(jiān)控兩個電壓軌的所有連接（圖 2）。
圖 2：NXP LS2085A88A QorIQ 電源設(shè)計評估板
在眾多測試中，重要的是負(fù)載階躍和負(fù)載釋放瞬態(tài)測試，如圖 3 和圖 4 所示。在這兩種情況下，參考設(shè)計均符合 NXP 容差規(guī)范。
圖 3：NXP LS2085A88A QorIQ 負(fù)載階躍測試
圖 4：NXP LS2085A88A QorIQ 負(fù)載釋放測試
該設(shè)計甚至在 Bode 圖的頂部包含一個 Nyquist 圖，以證明設(shè)計穩(wěn)定性，如圖 5 所示。如果在測試中沒有出現(xiàn)點 (–1, 0) 的環(huán)繞（環(huán)繞），則 Nyquist 圖是穩(wěn)定的在測試期間掃描頻率。
圖 5：NXP LS2085A88A QorIQ GDD 軌奈奎斯特圖
最后，該設(shè)計還提供了 VDD 和 GVDD 電源的熱性能數(shù)據(jù)，如圖 6 所示。
圖 6：VDD 軌功率級溫度，60A 負(fù)載（左）；GVDD 功率級溫度，30A 負(fù)載（右）
NXP 處理器現(xiàn)在是 TI處理器電源門戶的一部分，該門戶將使用 TI 電源解決方案和針對其他 NXP 網(wǎng)絡(luò)處理器的設(shè)計進行更新。因此，如果您正在使用 NXP QorIQ 處理器進行設(shè)計并且不知道從哪里開始，請立即下載參考設(shè)計。
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