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Collegamenti Rapidi
Lo sviluppo rapido del settore dei veicoli a nuova energia ha determinato una crescita esplosiva lungo diverse catene industriali. L'intelligenza dei veicoli e la guida autonoma sono diventati i principali orientamenti strategici per il vantaggio competitivo nei veicoli a nuova energia, generando nuove sfide e opportunità per cervelli centrali altamente integrati e controller di dominio, in particolare in termini di affidabilità, elevata densità di potenza, alimentatori a commutazione, compatibilità elettromagnetica (EMC), alta efficienza e basso costo delle alimentazioni DC-DC.
Qualcomm, in quanto fornitore di controller di dominio per cockpit intelligenti, occupa una posizione rilevante con SA8155 e SA8295. I conflitti tra corrente transitoria, corrente operativa stabile, efficienza energetica in standby, costo e progettazione EMC nell'alimentazione di prima fase del SoC del controller di dominio centrale (dall'ingresso della batteria all'alimentazione di conversione di prima fase) rappresentano una sfida importante per la progettazione dell'alimentatore BUCK. Come affrontare e bilanciare questi conflitti è la direzione tecnica su cui collaborare insieme da parte dei produttori di architetture di alimentatori switching, chip di potenza, induttori, MOSFET e condensatori.
1- Panoramica dei contenuti
Questo articolo si concentra sulla progettazione dell'alimentatore di prima fase per controller centrali automobilistici con corrente di alimentazione a commutazione dinamica elevata (100-300%), esplorando la progettazione di alimentatori switching DC-DC, inclusi soluzioni di alimentazione, selezione di induttori e condensatori e altri metodi di progettazione, affrontando al contempo le sfide relative a dimensioni, costo, efficienza e prestazioni, e discutendo la progettazione implementativa pratica.
Questo capitolo prende come esempio i controller di dominio Qualcomm SA8295 per esplorare ed implementare test e validazione dell'alimentatore switching BUCK di prima fase, dimostrando se i risultati dei test soddisfano la progettazione prevista.
Questa serie di articoli è composta da tre capitoli:
01- Decodifica della Progettazione dell'Alimentatore di Prima Fase per Controller di Dominio Automobilistico Qualcomm: Progettazione e Calcolo dell'Alimentatore
02- Decodifica della Progettazione dell'Alimentatore di Prima Fase per Controller di Dominio Automobilistico Qualcomm: Progettazione dello Schema Elettrico e Progettazione PCB
03- Decodifica della progettazione dell'alimentazione di prima fase del controller di dominio automobilistico Qualcomm: analisi delle misurazioni dei test di prestazione (Questo capitolo)
2- Obiettivi di verifica
I requisiti di corrente transitoria SA8295 sono i seguenti:
Nota: l'attivazione dell'NPU richiede un consumo aggiuntivo di corrente. Questa progettazione non include la corrente di progetto NPU (3A+3A).
3- Ambiente e condizioni di prova
3.1 Condizioni di prova
Temperatura ambiente: 25°C (effettiva 24-27°C, calcolata come 25°C)
3.2 Strumenti di prova e metodi di test
3.3 Schemi elettrici e PCB
DIAGRAMMA SCHEMATICO
Circuito a circuito
4- Validazione del test
Verificare le prestazioni di ripple, accuratezza della tensione, stabilità, innalzamento della temperatura ed efficienza mostrate dalla capacità di carico in regime stazionario a diverse tensioni (9-16 V). A causa delle limitazioni di spazio, selezionare indicatori chiave delle prestazioni per la validazione tramite test.
① Ripple: Ripple a diverse tensioni di ingresso e correnti di carico;
② Accuratezza della Tensione: Accuratezza della tensione di uscita a diverse tensioni di ingresso e correnti di carico;
③ Capacità di Corrente di Carico: Test della curva di tensione di corrente di uscita ed efficienza;
④ Caratteristiche di Innalzamento della Temperatura: Verificare se le condizioni operative soddisfano i requisiti.
4.1 Capacità di carico a bassa tensione (9,0 V)
4.2 Capacità di carico a tensione normale (13,5 V)
4.3 Capacità di carico ad alta tensione (16,0 V)
4.4 Prova di corrente continua
5. Riassunto della prova
5.1 Risultati della prova
Alcuni punti degni di nota:
①L'obiettivo principale del progetto è soddisfare i requisiti di corrente transitoria e di corrente operativa stabile. Se il design fosse basato interamente sui valori massimi, i costi e le dimensioni aumenterebbero (ridotta densità di progettazione del PCB), ma in realtà non esiste una condizione in cui il dispositivo funzioni stabilmente a 18 A;
②Le oscillazioni (ripple) sono facilmente rispettate utilizzando condensatori ceramici, tutti al di sotto di 50 mV;
③L'induttore di alimentazione presenta eccellenti caratteristiche di DCR e saturazione morbida della corrente, con una corrente di uscita effettiva di 21 A;
④Questo design può funzionare per brevi periodi sopra i 20 ampere, mantenendo buoni livelli di efficienza e innalzamento termico tra 8-12 A.
6- Distinta Materiali Chiave
7- Selezione dell'induttore
In quanto componente importante dell'alimentatore di prima fase nei controller automobilistici, le prestazioni degli induttori sono fondamentali per l'affidabilità e l'efficienza di conversione delle alimentazioni switching DC-DC. In questa soluzione progettuale viene adottato l'induttore modellato per applicazioni automotive CODACA VSEB0660-1R0M. Questa serie di induttori offre bassa perdita, alta efficienza, ampia gamma di frequenze operativa, elevata resistenza alla corrente di saturazione, ridotta generazione di calore ed elevato rapporto qualità-prezzo. Il design compatto presenta una densità di potenza leader nel settore, risultando particolarmente adatto allo sviluppo e all'applicazione delle piattaforme Qualcomm.