EN
Quick Links
Жаңа энергетикалық көлік өнеркәсібінің тез дамуы әр түрлі салалар тізбегінің өсуіне, автомобильдің интеллектуалдылығы мен өзін-өзі басқаруының жаңа энергиялық көліктердің негізгі бәсекеге қабілетті бағытына айналуына әкелді. Бұл орталық миы мен облыстық бақылаушылардың өте үлкен интеграциясына жаңа шақырулар мен мүмкіндіктер әкеледі, сонымен қатар DC-DC импульстық қоректендіру көздерінің сенімділігі, жоғары қуатты тығыздығы, импульстық қоректендіру EMC параметрлері, жоғары пайдалану әсері және тиімділікке жаңа назар аудару қажеттілігі туындайды.
Бағдарламалық қамтамасыз ету облысындағы бақылауыш ретінде Qualcomm, SA8155 және SA8295 маңызды орын алады, сонымен қатар орталық домен басқару SOC деңгейіндегі 1-дәрежелі электрмен жабдықтау (батарея кірісінен түрлендірілген электрмен жабдықтау) уақытша тогы, тұрақты жұмыс тогы, күтіп тұру режимінің пайдалы әрекет коэффициенті, құны, импульстық энергетикалық жүйелердің ЭМС дизайнындағы қарсылықтар BUCK электрмен жабдықтау жобалау үшін үлкен қиыншылық туғызады. Осы қарсылықтарды қалай шешіп, тепе-теңдік орнату керек – бұл импульстық қуат көзінің архитектурасы, қуат көзінің чипі, индуктивтілік, Mosfet, конденсаторлардың техникалық бағыты.
Бұл мақала үлкен динамикалық ауыстыру қуаты тогы (100-300%) автомобильдің орталық облысын басқару деңгейі 1 құрғақтық құруын қосып, DC-DC ауыстыру қуат көзінің жобасын зерттейді, соның ішінде қуат көзінің схемасы, индуктор, конденсаторды таңдау және басқа да жобалау әдістері; көлемді, құнды, әсер етушілікті, өнімділікті шешуге қиыншылық туғызып отыр және практикалық жобаны жүзеге асыру.
Бұл мақалада Qualcomm SA8295 домендік бақылауышын мысал ретінде алып, бір сатылы BUCK импульстық қуат көзінің нақты әлемдегі жобасы зерттеліп, іске асырылады.
Бұл мақалалар сериясы үш бөлімнен тұрады (болашақта үнемі жаңартылады):
01- Qualcomm автомобильдік домендік бақылауышының 1-дәрежелі электрмен жабдықтау жобасын түсіну: Электрмен жабдықтау жобасы мен есептеу (осы бөлім)
02- Qualcomm автомобильдік аумақты бақылауышының деңгейі 1 қуат көзін жобалаудың схемалық жобалауы мен PCB жобалауын түсіндіру
03- Qualcomm автомобильдік аумақты бақылауышының деңгейі 1 қуат көзін жобалауды түсіндіру: Өнімділік сынағы өлшеу талдауы
1- Жобалау мақсаттары мен қиындықтар
1.1 SA8295 транзитті ток талаптары
Кесте 1: SA8295 қуат көзі жобалау талаптары
1.2 SA8295 күту режиміндегі ток талаптары
Qualcomm SOC 3.3V қуат көзінің күту режиміндегі қуат тұтынуы 4-7,5 мА (жадтың өзін-өзі жаңарту қуатын қоса есептегенде) ішінде болуы тиіс, күту режимінен шығуын қолдайды.
Орталық ми (кабина аумағы бақылауышы) барлық машина тогы бюджеті 7-10 мА (13,5 В), 4G/5G модулінің өзі 4-5 мА, Qualcomm SA8295 тогы 13,5 В 3 мА (40 мВт) ішінде.
1.3 Үш қиындық
1.3.1 Qualcomm аумағын бақылау SA8295 импульстық реттеуіштің ток шығысының қиындығы 1:
Үлкен өтпелі ток, 3.3В, 18 Ампер (0.1мс), DC-DC қосулы күштік қоректендіру үшін 0.1мс - бұл қазір теңгерілген шығыстың ұзақ мерзімді кезеңіне жатады, 18 Ампер тұрақты шығысы бар Бак күштік қоректендіру блогын жобалау қажет.
1.3.2 Qualcomm доменін басқару SA8295 қосулы күштік қоректендірудің жоғары ток динамикасына әсер ететін 2-ші қиындық:
SA8295 доменін басқару кезіндегі тұрақты жұмыс істеу тогы 5-9 ампер аралығында болады, ол қосулы күштік қоректендіру индуктивтілігіне (индуктивтілік пен ток көлемінің өзара тура пропорционалдығы) әсер етеді, сонымен қатар таңдалған тұрақты жұмыс істеу тогының 300%-нан асатын айырмашылығы көлем, құны, жиілік мәселелерінде үлкен қайшылықтар туғызады.
1.3.3 Qualcomm доменін басқару SA8295 қосулы күштік қоректендірудің микромощность және пайдалы әрекет коэффициентіне әсер ететін 3-ші қиындық:
Күту режиміндегі энергия тұтыну, 13.5В 3мА тұтыну ПӘК-і 70% болуы қажет, бұл күштік контроллер архитектурасы, сондай-ақ индуктивтілікті таңдау жобалау үшін де үлкен қиындық туғызады.
Бұл жобалау SA8295 бір деңгейлі Buck қуат көзінің ең күрделі жобасына негізделген, сонымен қатар импульсты қоректендіру мен DC-DC технологиялық шешімдердің негізгі қиындықтарын зерттейді.
2- Таңдалған бағдарламаларды салыстыру
2.1 Qualcomm SA8295 аймақтық бақылау қуатының техникалық талаптары
Кесте 2-де көрсетілгендей:
Кесте 2: Qualcomm SA8295 қуат көзінің жобалау спецификацияларының талаптары
2.2 Бағдарлама жобасы мен техникалық ақпарат
MPQ2918, MPQ2930, LM25141-Q1, MAX20098, LTC7803 және LM25149-Q1 жобалау талаптарын орындай алады. Бұл жобада осы орталық ми аймағындағы бақылау құрылғысының бірінші деңгейлі қуат көзі ретінде LM25149-Q1 таңдалған.
2.2.1 LM25149-Q1 ресми адресі:
https://www.ti.com.cn/product/cn/LM25149-Q1?keyMatch=LM25149-Q1
Кесте 3: LM25149-Q1 Жобалау анықтамалары
2.2.2 LM25149-Q1 Даташілік:
2.2.3 LM25149-Q1 дамыту тақтасы:
LM25149-Q1 EVM Пайдаланушы нұсқаулығы (Rev. A) (ti.com.cn)
2.2.4 Активті фильтрдің тұрақтылығы мен өнімділігі:
Активті EMI фильтрлерінің тұрақтылығы мен өнімділігін қамтамасыз ету әдісі (ti.com.cn)
2.2.5 LM5149-LM25149 Дизайн Құралдары :
LM5149-LM25149DESIGN-CALC Есептеу құралы | TI.com
3- Синхрондық BUCK қуат көзін жобалау және есептеу
3.1 LM25149 негізгі техникалық сипаттамалары мен жобалау параметрлері
Кесте 4: Qualcomm SA8295 қуат көзін жобалау техникалық талаптары
Тиімділік
Белсенді EMI сүзгілер
EMI сынақ
Сілтеме әлпетінің сұлбасы
Сілтеме әлпеті шешімін бағалау тақтасы
3.2 LM25149 Синхронды BUCK индуктор таңдау есебі
3.2.1 Синхронды BUCK импульстық қоректендіру көзінің формуласы:
Кесте 5: Синхронды BUCK қоректендіру көзінің есептеу теңдеуі
3.4 Минималды индуктивтілік есебі
(Формулалар үшін Кесте 5-ке қараңыз.)
Кесте 6: Минималды индуктивтіліктің есептелген графигі (∆I=0,3)
Кесте 7: Минималды индуктивтілік есебі
3.4.1 Индуктивтілік есептеу деректерінің қорытындысы:
① Егер жобалау 6-20А (AI=0,3 есептеу) диапазонын қамтитын болса, 16В кіріс, 6А шығыс, индуктивтілік ≥ 0,69мкГн.
② Қосқыш қуат көзінің индуктивтілігі Lmin теориялық есептеуі: ≥ 0,69мкГн (теориялық);
③ Нақты жобалау таңдауы мен индуктивтілік қатесі ± 20% ескере отырып, 0,82мкГн және 1,0мкГн ең жақсы жобалау ретінде таңдаңыз (индуктивтілік мәні артады, индуктивтілік көлемі артады, құны артады, SRF төмендейді).
3.5 Индукторлық токтарды есептеу
(Формула: кесте 5 кестелеріне 1 және 2 сілтеме)
Кесте 8: 0,82мкГн Индукторлық ток есебі
Кесте 9: 1,0мкГн Индукторлық ток есебі
3.5.1 Теориялық түрде есептелген индуктордың қанығу тогы ≥ 20,76А, дөңгелектенген 21А:
Кесте 10: Индуктивтілік көрсеткіштері
4- Коммутациялық қоректендіру индукторын таңдау
Кесте 11: Индукторды таңдау
4.1 LM25149 коммутациялық қоректендіру индукторының ток алу кедергісін есептеу
Кесте 12: Индуктор тогын алу кедергісінің теориялық есептелуі
Кесте 13: Индуктивтік алу резисторын таңдау
4.2 Синхронды BUCK коммутациялық қоректендіру шығысындағы сыйымдылықты есептеу
(Шығыстағы сыйымдылықты есептеу: Кестеде келтірілген формулаға қараңыз 5)
Кесте 14: Синхронды BUCK коммутациялық қоректендіру шығысындағы сыйымдылықты есептеу
Синхронды BUCK импульсті қоректендіру құрылғысын жобалау барысында кіріс пен шығыс фильтрлік конденсаторлардың өлшемдері, көлемі, құнының арасында қайшылық болады. Сыйымдылық параметрлері тексеру белгілі бір жағдайларда орындалады. Тестілеу процесіндегі өлшеу құралдарының айырмашылықтары нәтижесінде бірдей көрсеткіштер 10-50% айырмашылықпен алуға болады. Соңғы жобалау нәтижелерін түзету мен практикалық сынақтау процесінде дәлелдеу қажет (жобалаудың ең тиімді шешімі жоқ, сценарийге сәйкес таңдау ғана болады).
Импульстік конденсаторлар мыналарға сәйкес келуі тиіс: сыйымдылық ≥ 320uF (артық ауытқу талаптары), керамикалық конденсатордың сыйымдылығы 2,435uF артық (негізгі шарт емес, орындалуы мүмкін)
Кесте 15: Импульсті қоректендіру көзі шығысындағы фильтрлік конденсаторларды таңдау бойынша ұсыныстар
Кесте 16: Импульсті қоректендіру көзі шығысындағы фильтрлік конденсаторларды жобалау
4.3 LM25149 Қоректендіру көзі кіріс конденсаторының сыйымдылығын есептеу
4.3.1 Кіріс сыйымдылығын есептеу
Кесте 17: Ажыратқыш қоректендіру көзінің кіріс сүзгісінің сыйымдылығын есептеу
Кесте 18: Ажыратқыш қоректендіру көзінің шығыс сүзгісін таңдау
4.4 LM25149 Mosfet таңдау есебі
4.4.1 Mosfet бойынша есептеулер
LM25149 анықтамалық деректерінде есептеу мен таңдау бойынша көп мәлімет жоқ, QG есептеуі және эмпирикалық бағалаулар негізінде кері бағытта таңдау жасалады, есептеу нәтижелері 4,5-5,0 В Vgs, ≤ 22 нКл таңдауды ұсынады, есептеу процесі төмендегі кестеге сілтеме жасайды, Миллер платосы үшін 2-3 В (3 В-қа жақын болуы да қабылданады), Rdson таңдауы ≤ 8 мОм.
Кесте 19: Mosfet таңдау мен есептеу
4.5 Mosfet таңдау ұсыныстары
Кесте 20: Mosfet модельдерін таңдау
4.6 LM25149 FB және компенсациялау есебі
Кесте 21: FB және компенсация есептеулері
4.7 LM25149 EMC схемасын есептеу
Артық талдаусız айтылған техникалық сипаттамаға сілтеме жасаңыз.
5- Дизайн қорытындысы
5.1 LM25149BUCK қуат көзін таңдау бойынша дизайнерлік есептеу
Кесте 22: Дизайн және таңдау
5.2 Бағдарламаның қорытындысы
Синхронды ажыратқыш қуат көздерінің өнімділігі мен пайдалы әсер коэффициенті көптеген факторларға тәуелді, нақты жағдайларды ескере отырып, өнімділік пен көрсеткіштерді қарастыру қажет. Бұл тараудың мақсаты – теориялық есептеулер мен нақты дизайның нұсқаулығын беру, сонымен қатар компоненттердің өнімділігіне, пайдалану шарттарына, орналасуына т.б. қатаң тексеру мен растау қажеттілігіне назар аудару.
Жоғары жиілікті аумақты бақылауыштың синхрондық бас тарту күштік қоректендіру жобалауы бақылауыштар жобалау технологиясының күрделі техникалық саласы болып табылады, ол өнімділік, көлем, құндылықты теңгеру керек. Kodak Ka индукторларды өз бетінше зерттеу мен жобалауға назар аударады, CSEB0660-1R0M жоғары жиілікті платформаны дамыту мен қолдануға сәйкес келеді, жоғары құндылыққа ие, қанығу тогына берік, жылу шығаруы аз және т.б. техникалық артықшылықтары бар, сонымен қатар өндірістік басымдылықты күштік қоректендірудің көлемге қатынасы бар; Kodak Ka технологиялық ғылыми-зерттеу мен инновацияға, индукторлық өнеркәсіптегі үздік өнімдерді жасауға назар аударады, электрондық құрылғыларды дамыту мен қолдануға көмектеседі.