EN
Quick Links
Die vinnige ontwikkeling van die nuwe energievoertuigindustrie het die explosiewe groei van elke industrie-ketting gestimuleer, outonome bestuur en voertuigintelligentie het die belangrikste kernmededingendheid van nuwe energievoertuigrigtings geword, wat nuwe uitdagings en geleenthede vir die hoogs geïntegreerde sentrale brein en domeinkontrole bring, veral vir die betroubaarheid van GSK-gestuurde skakelende kragtoevoere, hoë kragdigtheid, skakelende kragtoevoer EMC, hoë effektiwiteit, koste-effektiewe oplossings bied nuwe geleenthede en uitdagings.
Qualcomm as leveraansier van intelligente kajuitdomeinbeheerder, SA8155 en SA8295 beklee 'n belangrike posisie, die sentrale domeinbeheer SOC vlak 1 voorsiening (krag wat vanaf die battery ingangsvlak 1 omgeskakel is) oombliklike stroom, stabiele bedryfsstroom, stand-by bedryfsdoeltreffendheid, koste, die teenstrydigheid tussen die skakelende voorsienings-EMK-ontwerp het 'n groot uitdaging geword vir BUCK-kragontwerp. Hoe om hierdie teenstrydigheid op te los en in balans te bring, is die tegniese rigting van die skakelende voorsieningsargitektuur, voorsieningschip, induktor, Mosfet, kapasitor saam.
Hierdie artikel kombineer die ontwerp van 'n groot dinamiese skakelende kragstroomvoorsiening (100-300%) vir outomotiewe sentrale domeinbeheervlak 1-kragtoevoer, om die ontwerp van 'n GSG-skakelende kragtoevoer te ondersoek, insluitend kragtoevoerskema, keuse van induktor, kapasitor en ander ontwerpmetodes; rekening hou met uitdaginge soos volume, koste, doeltreffendheid en werkverrigting om praktiese en toepasbare ontwerp te verkry.
Hierdie artikel ondersoek en implementeer die werklike ontwerp van 'n een-trap BUCK-skakelende voorsiening deur gebruik te maak van die Qualcomm SA8295-domeinbeheerder as voorbeeld.
Hierdie artikelreeks bevat drie reekse (sal in die toekoms deurlopend opgedateer word):
01- Ondersoek van Qualcomm-motortuigdomeinbeheerder vlak 1 kragontwerp: Kragontwerp en berekening (hierdie hoofstuk)
02- Ontdoen van die Qualcomm se Automotive Domeinbeheerder Afdeling 1 Kragtoevoerontwerp: Schematiese Ontwerp en PCB Ontwerp
03- Onderskep van Qualcomm Automotive Domeinbeheerder Afdeling 1 Kragtoevoerontwerp: Prestasietoetsingsmetinganalise
1- Ontwerpdoelwitte en Uitdagings
1.1 SA8295 Oorgangsstroomvereistes
Tabel 1: SA8295 Kragtoevoerontwerpvereistes
1.2 SA8295 Staanby-stroomvereistes
Qualcomm SOC 3.3V kragtoevoer se stand-by-kragverbruik binne 4-7.5mA (insluitend geheue self-verfrissingsverbruik), ondersteun stand-by-wekking.
Sentrale brein (kajuitdomeinbeheerder) die hele voertuig se algehele stroombegroting 7-10mA (13.5V), 4G/5G module alleen verbruik 4-5mA, Qualcomm SA8295 stroom 13.5V 3mA (40mW) binne.
1.3 Drie uitdagings
1.3.1 Qualcomm Domeinbeheer SA8295 Skakelende Kragtoevoer Stroomuitsetuitdaging 1:
Groot oorgangsstroom, 3.3V, 18 Amp (0.1ms), 0.1ms vir DC-DC-skuifkragvoorsiening behoort reeds tot die langtermyn-stadige toestanduitset, benodig 'n Buck-kragvoorsiening volgens die 18 Amp stabiele uitsetontwerp.
1.3.2 Qualcomm-domeinbeheerde SA8295-skuifkragvoorsieningshoëstroom dinamiese uitdagings 2:
SA8295-domeinbeheer se stadige toestandbedryfsstroom van 5-9 ampère, wat sal veroorsaak dat die skuifkragvoorsieningsinduktorie (induktansie en stroomgrootte is omgekeerd eweredig aan die keuse van die grootte van meer as 300% verskil in die stabiele bedryfsstroom, volume, koste, frekwensie 'n groter teenstrydigheid.
1.3.3 Qualcomm-domeinbeheerde SA8295-skuifkragvoorsieningsmikrovermoeë-effektiwiteitsuitdagings 3:
Staanbykragverbruik, benodig 13.5V 3mA verbruikseffektiwiteit van 70%, wat die kragbeheerderargitektuur is, induktorkeuseontwerp is ook 'n reuse uitdaging.
Hierdie ontwerp is gebaseer op die ontwerp van die uitdagende SA8295 enkelevlak Buck-kragtoevoersontwerp, om die kernuitdagings van skakelkrag- en DC-DC-tegnologie-oplossings te ondersoek.
2- Vergelyking van programmakeuse
2.1 Qualcomm SA8295-domeinbeheer kragtoevoertechniese vereistes
Soos getoon in Tabel 2:
Tabel 2: Qualcomm SA8295-kragtoevoerontwerp-spesifikasievereistes
2.2 Programontwerp en tegniese inligting
MPQ2918, MPQ2930, LM25141-Q1, MAX20098, LTC7803 en LM25149-Q1 kan aan die ontwerpsvereistes voldoen. In hierdie ontwerp word LM25149-Q1 gekies as die enkeletrapskragtoevoerskema vir hierdie sentrale breindomeinbeheerder.
2.2.1 LM25149-Q1 amptelike adres:
https://www.ti.com.cn/product/cn/LM25149-Q1?keyMatch=LM25149-Q1
Tabel 3: LM25149-Q1 Ontwerpverwysings
2.2.2 LM25149-Q1 Datablad:
2.2.3 LM25149-Q1 ontwikkelingsbord:
LM25149-Q1 EVM Gebruiksaanwysing (Rev. A) (ti.com.cn)
2.2.4 Aktiewe filter stabiliteit en werking:
Hoe om Stabiliteit en Prestasie van Aktiewe EMI-filters te verseker (ti.com.cn)
2.2.5 LM5149-LM25149 Ontwerp Gereedskap :
LM5149-LM25149DESIGN-CALC Berekeningstool | TI.com
3- Sinchroniese BUCK-kragtoevoerontwerp en berekening
3.1 Hoofspesifikasies en ontwerpparameters van LM25149
Tabel 4: Qualcomm SA8295 kragtoevoerspesifikasie-ontwerpvereistes
Doeltreffendheid
Aktiewe EMI-filter
EMI-toetsing
Verwysingsontwerp-sketse
Verwysingsontwerp-oplossingsgebaseerde evaluasiebord
3.2 LM25149 Sinchrone BUCK-induktorkeuseberekening
3.2.1 Sinchrone BUCK-schakelende kragtoevoerberekeningsformule:
Tabel 5: Sinchrone BUCK-kragtoevoerontwerpberekeningsvergelyking
3.4 Minimum induktansieberekening
(Vir formules, sien Tabel 5.)
Tabel 6: Berekeningsgrafiek van minimum induktansie (∆I=0.3)
Tabel 7: Minimum induktansie berekening
3.4.1 Opsomming van induktansie berekeningsdata:
① Indien die ontwerp die reeks 6-20A (AI=0,3 berekening), 16V inset, 6A uitset dek, induktansie ≥ 0,69μH.
② Teoretiese berekening van skakelende voeding induktansie Lmin: ≥ 0,69μH (teoreties);
③ Met inagneming van die werklike ontwerpkeuse en induktansietolers ± 20%, kies 0,82μH en 1,0μH as die beste ontwerp (induktansiewaarde neem toe, induktansievolume neem toe, koste neem toe, SRF neem af).
3.5 Induktorstroomberekeninge
(Formule: verwys na tabelle 1 en 2 van tabel 5)
Tabel 8: 0,82μH Induktorstroomberekening
Tabel 9: 1,0μH Induktorstroomberekening
3.5.1 Teoreties berekende induktorspitsstroom ≥ 20,76A, afgerond tot 21A:
Tabel 10: Induktansie-aanwysers
4- Skakelende kragtoevoer-induktorkeuse
Tabel 11: Induktorkeuse
4.1 LM25149 Skakelende kragtoevoer-induktorstroommonsternemingsweerstandsberekening
Tabel 12: Teoretiese berekening van induktorstroommonsternemingsweerstand
Tabel 13: Induktiewe monsternemingsweerstandkeuse
4.2 Sinchrone BUCK-skakelende kragtoevoer-uitgangskapasitansieberekening
(Berekening van uitgangskapasitansie: verwys na die formule in Tabel 5)
Tabel 14: Sinchrone BUCK-skakelende kragtoevoer-uitgangskapasitansieberekening
Vir 'n sinchrone BUCK-skoemskakelende voedingsontwerp is daar 'n teenstelling tussen die inset- en uittrekselkondensator se werkverrigting, volume en koste. Die kapasiteitsspesifikasie se toetsproses word onder spesifieke toestande voltooi. Instrumentverskille tydens die toetsproses kan lei tot verskille van 10-50% in dieselfde aanduiders. Die finale ontwerpprestasie moet geverifieer word deur wetenskaplike praktiese toetsing en debugprosesse (daar is geen optimale oplossing vir die ontwerp nie, slegs die keuse wat geskik is vir die betrokke scenario).
Skakelkondensators moet voldoen aan: kapasiteit ≥ 320uF (oorhootvereistes), keramiek-kondensatorkapasiteit groter as 2.435uF (nie die kernvoorwaarde nie, maar moet nagekom word indien moontlik)
Tabel 15: Aanbevole modelkeuse vir skakelende voedinguitgangsfilterkondensators
Tabel 16: Skakelende voedinguitgangsfilterkondensatorontwerp
4.3 LM25149 Voedinginsetkapasiteitberekening
4.3.1 Invoer Kapasitansie Berekeninge
Tabel 17: Skakelende Kragtoevoer Invoerfilter Kapasitansie Berekeninge
Tabel 18: Skakelende Kragtoevoer Uitlaatfilter Keuse
4.4 LM25149 Mosfet Keuse Berekening
4.4.1 Mosfet Berekeninge
LM25149 datasheet het nie te veel berekeninge en keuseberekeninge nie, QG-berekeninge en seleksie gebaseer op empiriese skattings agteruit, die berekeningsresultate kies 4.5-5.0V Vgs, ≤ 22nC, die berekeningsproses verwys na die volgende tabel, kies die Miller plateau vir 2-3V (naby 3V is ook aanvaarbaar), Rdson kies ≤ 8mΩ.
Tabel 19: Mosfet Keuse en Berekeninge
4.5 Mosfet Keuseruggestewendhede
Tabel 20: Mosfet Keuse Modelle
4.6 LM25149 FB en Komponsasie Berekeninge
Tabel 21: FB- en kompensasieberekeninge
4.7 LM25149 EMC-ontwerpberekeninge
Sonder oor-analise, verwys na die spesifikasie.
5- Ontwerpopsomming
5.1 LM25149BUCK kragtoevoerontwerpkeuse opsomming
Tabel 22: Ontwerp en Keuse
5.2 Programmaopsomming
Die werking en doeltreffendheid van 'n gelyktydige skakelende kragtoevoer word deur verskeie faktore beïnvloed; werkverrigting en aanduiders moet die werklike faktore in ag neem. Hierdie hoofstuk word vir teoretiese berekeninge gebruik, dit bied teoretiese riglyne vir die werklike ontwerp. Die ontwerp se werkverrigting en aanduiders hou verband met die komponente se werkverrigting, gebruikstoestande, uitleg, ens., wat streng toetsing en verifikasie vereis.
Sinchroniese buck-kragtoevoerontwerp vir hoogdoorgaan-domeinbeheerder is 'n moeilike tegniese veld van beheerderontwerptegnologie, wat die balansering van prestasie, volume en koste vereis. Kodak Ka fokus op onafhanklike navorsing en ontwikkeling van induktore; CSEB0660-1R0M is geskik vir die ontwikkeling en toepassing van die hoogdoorgaan-platform, en besit 'n hoë koste-doeltreffendheid, sterk weerstand teen saturasie-stroom, klein hitte en ander tegniese voordele, saam met 'n in-dstry-leidende krag-tot-volume-verhouding. Kodak Ka fokus op tegnologiese navorsing en ontwikkeling, tegnologiese innovasie, en die ontwikkeling van uitstekende produkte vir die induktorindustrie, om die ontwikkeling en toepassing van elektroniese produkte te ondersteun.