Décodage de la conception de l'alimentation primaire du contrôleur de domaine automobile Qualcomm : Analyse des mesures de test de performance

Le développement rapide de l'industrie des véhicules à énergie nouvelle a entraîné une croissance explosive dans diverses chaînes industrielles. L'intelligence embarquée et la conduite autonome sont devenues les axes de compétitivité les plus critiques pour les véhicules électriques, créant de nouveaux défis et opportunités pour les cerveaux centraux hautement intégrés et les contrôleurs de domaine, notamment en ce qui concerne la fiabilité, la densité de puissance élevée, l'alimentation à découpage, la CEM, l'efficacité énergétique et le faible coût des alimentations DC-DC.

Qualcomm, en tant que fournisseur de contrôleurs de domaine pour cockpit intelligent, occupe une position importante avec les modèles SA8155 et SA8295. Les conflits entre le courant transitoire, le courant de fonctionnement stable, l'efficacité énergétique en veille, le coût et la conception EMC dans l'alimentation de première étape du SOC du contrôleur de domaine central (depuis l'entrée batterie jusqu'à l'alimentation de conversion de première étape) posent un défi majeur pour la conception des alimentations BUCK. La manière de résoudre et d'équilibrer ces conflits constitue la direction technique des efforts conjoints des fabricants d'architectures d'alimentation à découpage, de circuits intégrés de puissance, d'inductances, de MOSFET et de condensateurs.

1- Aperçu du contenu

Cet article se concentre sur la conception de l'alimentation électrique de première étape pour les contrôleurs centraux automobiles présentant un courant d'alimentation à commutation dynamique élevé (100-300 %), en explorant la conception des alimentations à découpage DC-DC, y compris les solutions d'alimentation, le choix des inductances et des condensateurs, ainsi que d'autres méthodes de conception, tout en abordant les défis liés au volume, au coût, à l'efficacité et aux performances, et en discutant de la conception pratique mise en œuvre.

Ce chapitre prend les contrôleurs de domaine Qualcomm SA8295 comme exemple pour explorer et mettre en œuvre les tests et validations de l'alimentation à commutation BUCK de première étape, afin de démontrer si les résultats des tests répondent à la conception attendue.

Cette série d'articles se compose de trois chapitres :

01 - Décodage de la conception de l'alimentation de première étape pour contrôleur de domaine automobile Qualcomm : Conception et calcul de l'alimentation

02 - Décodage de la conception de l'alimentation de première étape pour contrôleur de domaine automobile Qualcomm : Conception du schéma et conception PCB

03 - Décodage de la conception de l'alimentation primaire du contrôleur de domaine automobile Qualcomm : Analyse des mesures de test de performance (Chapitre en cours)

2 - Objectifs de vérification

Les exigences en courant transitoire du SA8295 sont les suivantes :

Remarque : L'activation du NPU nécessite une consommation de courant supplémentaire. Cette conception ne tient pas compte du courant de conception du NPU (3A+3A).

3 - Environnement et conditions de test

3.1 Conditions de test

Température ambiante : 25 °C (réelle 24-27 °C, calculée à 25 °C)

3.2 Instruments de test et méthodes de test

3.3 Schémas et carte PCB

DIAGRAMME SCHEMA

CFP

4 - Validation par test

Vérifiez les performances en termes d'ondulation, de précision de tension, de stabilité, d'échauffement et d'efficacité présentées par la capacité de charge en régime permanent à différentes tensions (9-16 V). En raison de contraintes d'espace, sélectionnez des indicateurs clés de performance pour la validation par test.

① Ondulation : Ondulation sous différentes tensions d'entrée et courants de charge ;

② Précision de tension : Précision de la tension de sortie sous différentes tensions d'entrée et courants de charge ;

③ Capacité de courant de charge : Essai de la courbe tension-courant de sortie, du rendement ;

④ Caractéristiques d'échauffement : Vérifiez si les conditions de fonctionnement répondent aux exigences.

4.1 Capacité de charge basse tension (9,0 V)

4.2 Capacité de charge en tension normale (13,5 V)

4.3 Capacité de charge en haute tension (16,0 V)

4.4 Essai de courant continu

5. Résumé des essais

5.1 Résultats des essais

Plusieurs points notables :

① L'objectif principal de conception est de satisfaire aux exigences de courant transitoire et de courant de fonctionnement stable. Si la conception suivait entièrement les valeurs maximales, les coûts et le volume augmenteraient (densité de conception du circuit imprimé réduite), mais en réalité, aucune condition n'exige un fonctionnement stable à 18 A ;

② Les ondulations sont facilement respectées grâce à l'utilisation de condensateurs céramiques, toutes inférieures à 50 mV ;

③ L'inductance d'alimentation présente d'excellentes caractéristiques de DCR et de saturation douce du courant, délivrant un courant de sortie réel de 21 A ;

④ Cette conception peut fonctionner brièvement à plus de 20 ampères, tout en maintenant de bons niveaux d'efficacité et de montée en température entre 8 et 12 A.

6- Nomenclature des matériaux clés

7- Sélection de l'inductance

En tant que composant important de l'alimentation primaire dans les calculateurs automobiles, la performance des inductances est cruciale pour la fiabilité et l'efficacité de conversion des alimentations à découpage DC-DC. Dans cette solution de conception, on utilise l'inductance moulée d'alimentation automobile CODACA VSEB0660-1R0M. Cette série d'inductances se caractérise par des pertes faibles, une haute efficacité, une large plage de fréquences d'utilisation, une forte résistance au courant de saturation, une faible génération de chaleur et un excellent rapport coût-performance. Son design fin offre une densité de puissance leader sur le marché, ce qui le rend particulièrement adapté au développement et à l'application des plateformes Qualcomm.