Rychlý vývoj průmyslu vozidel s novou energií podnítil explozivní růst napříč různými průmyslovými řetězci. Inteligentní řízení vozidel a autonomní jízda se staly nejdůležitějšími směry konkurenční výhody pro vozidla s novou energií, čímž vznikají nové výzvy i příležitosti pro vysoce integrované centrální jednotky a regulátory domén, zejména pokud jde o spolehlivost, vysokou hustotu výkonu, spínané zdroje, EMC, vysokou účinnost a nízké náklady DC-DC měničů.
Společnost Qualcomm, jako dodavatel řídicích jednotek inteligentní palubní desky, zaujímá významné postavení s řadami SA8155 a SA8295. Konflikty mezi proudem přechodného stavu, stabilním provozním proudem, účinností ve stand-by režimu, náklady a EMC návrhem v napájení prvního stupně centrálního doménového kontroléru SOC (od baterie k prvnímu stupni přeměny napětí) představují významnou výzvu pro návrh BUCK napájecích zdrojů. Způsob řešení a vyvážení těchto konfliktů je technickým směrem společných úsilí výrobců architektur spínaných zdrojů, napájecích čipů, cívek, tranzistorů MOSFET a kondenzátorů.
1- Přehled obsahu
Tento článek se zaměřuje na návrh napájení prvního stupně pro automobilové centrální doménové řadiče s velkým dynamickým proudem spínaného zdroje (100–300 %), zkoumá návrh spínaných zdrojů DC-DC, včetně řešení napájení, výběru cívek a kondenzátorů a dalších metod návrhu, a zároveň řeší výzvy týkající se objemu, nákladů, účinnosti a výkonu a diskutuje o praktickém provedení návrhu.
Tato kapitola na příkladu doménových řadičů Qualcomm SA8295 prozkoumává a implementuje testování a ověřování spínaného zdroje BUCK prvního stupně, čímž demonstruje, zda testovací výsledky splňují očekávaný návrh.
Tato série článků se skládá ze tří kapitol:
01 – Dešifrování návrhu napájení prvního stupně pro automobilové doménové řadiče Qualcomm: Návrh a výpočet napájení
02 – Dešifrování návrhu napájení prvního stupně pro automobilové doménové řadiče Qualcomm: Návrh schématu a návrh desky plošných spojů
03 - Dešifrování návrhu zdroje prvního stupně automobilového řídicího modulu Qualcomm: Analýza měření výkonového testu (tato kapitola)
2 - Cíle ověření
Požadavky na přechodný proud SA8295 jsou následující:
Poznámka: Pro aktivaci NPU je vyžadován dodatečný odběr proudu. Tento návrh nezahrnuje proud pro návrh NPU (3 A + 3 A).
3 - Testovací prostředí a podmínky
3.1 Testovací podmínky
Teplota okolí: 25 °C (skutečná 24–27 °C, počítáno jako 25 °C)
3.2 Testovací přístroje a metody testování
3.3 Schémata a deska plošných spojů
Schéma
PCB
4 - Ověření testu
Ověřte výkon zvlnění, přesnosti napětí, stability, nárůstu teploty a účinnosti vykazované schopností stálého zatížení při různých napětích (9–16 V). Z důvodu omezeného prostoru vyberte klíčové ukazatele výkonu pro ověření testem.
① Zvlnění: Zvlnění při různých vstupních napětích a proudech zátěže;
② Přesnost napětí: Přesnost výstupního napětí při různých vstupních napětích a proudech zátíže;
③ Schopnost zatěžovacího proudu: Testování křivky výstupního proudu, napětí a účinnosti;
④ Vlastnosti nárůstu teploty: Ověřte, zda provozní podmínky splňují požadavky.
4.1 Kapacita nízkého napětí (9,0 V)
4.2 Schopnost zatížení při normálním napětí (13,5 V)
4.3 Schopnost zatížení při vysokém napětí (16,0 V)
4.4 Zkušební zkouška s trvalým proudem
5. Shrnutí zkoušky
5.1 Výsledky zkoušky
Několik pozoruhodných bodů:
①Hlavním cílem návrhu je splnit požadavky na pulzní proud a stabilní provozní proud. Pokud by byl návrh plně založen na maximálních hodnotách, vedlo by to ke zvýšení nákladů a objemu (snížená hustota návrhu desky plošných spojů), ve skutečnosti však neexistuje podmínka, při které by zařízení stabilně pracovalo při 18 A;
②Mezi jednotlivými vlnami lze snadno dosáhnout keramických kondenzátorů, všechny pod 50 mV;
③Výkonová cívka má vynikající charakteristiky DCR a jemného nasycení proudu, skutečný výstupní proud 21 A;
④Tento návrh může krátkodobě pracovat nad 20 ampéry, přičemž udržuje dobré úrovně účinnosti a nárůstu teploty 8–12 A.
6- Klíčové materiály Bom
7- Výběr tlumivky
Jako důležitá součást napájení prvního stupně v automobilových doménových řadičích je výkon tlumivek rozhodující pro spolehlivost a účinnost převodu spínaných zdrojů DC-DC. V tomto návrhu řešení je použita automobilová litá výkonová tlumivka CODACA VSEB0660-1R0M. Tato řada tlumivek se vyznačuje nízkými ztrátami, vysokou účinností, širokým frekvenčním rozsahem použití, vysokou odolností proti nasycení proudem, nízkým vyhříváním a vysokým poměrem ceny a výkonu. Tenký design nabízí průmyslově nejvyšší hustotu výkonu, což jej činí velmi vhodným pro vývoj a aplikaci platform Qualcomm.
EN