一、概述

随着边缘 AI 与异构计算的快速发展，SoC 的电源架构设计已成为系统可靠性与性能的关键。AMD 的 Versal Edge AI 系列（如 VE2302）采用高度集成的自适应计算架构，内含推理加速器、可编程逻辑、嵌入式 CPU 子系统和高速接口，因此对电源轨数量、电流能力、噪声指标与时序均提出严格要求。

TI 提供的参考设计 PMP23227 面向 AMD VE2302 器件，展示了如何通过 TI 的稳压器 IC 构建一个完整、可靠、符合 AMD 推荐策略的电源输送系统（Power Delivery Network，PDN）。设计严格遵循 AMD 的“最少电源轨整合（Minimum Rails）”方案，通过对关键电源轨进行整合和优化，在满足 VE2302 性能需求的同时，降低 BOM 复杂度并提升系统功率密度。

值得注意的是，AMD 要求开发者在评估任何应用场景的功耗时必须使用 Power Design Manager (PDM) 工具。本参考设计使用的负载配置与电源轨电流，基于 PDM 所提供的典型示例功耗估算。若目标器件、外设或运行场景不同，设计人员应重新通过 PDM 获取电流、电压裕量和时序约束。

PMP23227 设计不仅适用于 VE2302，也可以作为构建 Versal Edge 系列其他 AI 边缘器件电源树 的基础模板，在工程实践中具备较高的扩展性。

系统电源输入一般为 8V–18V，典型 DC 电源或汽车输入条件均可适用，总供电能力 约 50W，覆盖 VE2302 从核心域到外设域的完整供电需求。

二、设计核心特性

结合原文信息与 TI 提供的完整资料，PMP23227 的关键特性可总结为：

1. 覆盖 VE2302 运行所需的全部电源轨

包括核心电源、SoC 辅助电源、I/O 电源、SerDes 电源，以及偏置与监控所需的小电流轨。设计严格按照 AMD 的“Minimum Rails”整合结构，减少电源轨数量的同时保持各域噪声与动态电流性能。

2. 前端保护（Front-End Protection）全面可靠

设计中包含完整的输入电源保护功能，包括：

• UVLO（欠压锁定）

• OVLO（过压锁定）

• 过流保护 (OCP)

• 反极性保护（Reverse Polarity Protection）

这些前端保护特别适用于车载、工业等电源环境复杂的场景。

3. 5V 降压前置稳压器（Buck Pre-Regulator）

输入 8–18V 首先经过一个高效率同步降压稳压器转换至 5V 中间母线，再逐级提供更低电压轨。其作用包括：

• 降低多路 DC/DC 转换器的压差，使效率提升

• 提供电流均衡（current balancing）

• 统一电源管理，提高整体系统热性能

4. 电压监控方式灵活

PMP23227 提供两种监控方案：

• 高度集成的可编程 PMIC（如 LP8769-Q1 等）：适用于对时序严格、轨数多的系统

• 分立式专用电压监控器 IC（如 TPS3890 系列）：适合成本敏感或结构紧凑的设计

开发者可按照 VE2302 电源时序要求（Power Good、Reset、Start-up sequence）灵活选型。

三、电源轨结构与输出能力

以下列出 PMP23227 提供的主要电源轨以及其标称能力。（数值来自 TI 页面与示例参数）

这些轨通常对应：

• VCCINT / AI 核心

• VCCBRAM

• VCCPS（Processor Subsystem）

• 高速接口 / PLL 电源

• 偏置、时钟、辅助逻辑等低功耗域

该设计提供足够的裕量，应对 VE2302 在全负载与动态切换过程中的电流脉动（transient response）。

四、主要 TI 器件选型逻辑

参考设计使用 TI 的高可靠性稳压器与监控 IC，使系统兼具高效率、低噪声与稳定性。

1. 前端保护与理想二极管控制器

如 LM74910-Q1，提供反接保护、OVLO/UVLO 与过流保护。
适合输入噪声大、负载波动强的工业与车载应用。

2. 多相高电流同步 Buck 控制器

用于 0.8V / 39A 核心轨，满足 VE2302 的高速运算与 AI 加速需求。
采用外置 MOSFET 结构以提高效率与散热性能。

3. 集成式同步 Buck 转换器

用于中小电流轨，包括 1.0V、1.2V、1.5V 等辅助电源。
特点：体积小、响应快、布局简单。

4. LDO（低噪声偏置轨）

如 TPS746-Q1，用于低噪声模拟域、电源监控器供电、复位电源等高 PSRR 需求场景。

5. PMIC 或分立监控器

实现关键电源轨的时序与保护，确保 VE2302 的启动顺序符合 AMD 要求。

五、应用价值与工程意义

PMP23227 的工程价值不仅在于展示 VE2302 如何供电，更在于提供一条完整、易迁移、经过验证的 PDN 架构，使设计者能够：

• 快速构建电源树原型

• 减少轨数、降低 BOM 成本

• 安全实现复杂 SoC 的电源时序

• 提升设计在汽车级、工业级环境下的鲁棒性

• 以此为模板向更大或更小型号的 Versal Edge AI 系列扩展

TI 提供的原理图、PCB、Gerber、BOM 与测试报告也使方案可直接应用于量产前设计评估。

六、总结

PMP23227 是一套高度工程化的参考设计，完整展示了如何采用 TI 稳压器 IC 构建 AMD VE2302 的电源树。设计特点包括：

• 覆盖全部必要电源轨

• 前端保护完善

• 采用 5V 中间母线提升系统效率

• 提供 PMIC/分立两种电压监控方案

• 基于 AMD PDM 工具的功耗估算

• 输入范围 8–18V，总功率约 50W

• 可推广到其他 Versal Edge AI 系列器件

该设计为开发者提供了可直接借鉴的电源架构蓝本，显著降低设计复杂度，加速系统落地。

关键词：