گەرداندنەوەی دیزاینی سووتینی یەکەم قۆناغی تەسیرکردنی خۆکاری Qualcomm: دیزاین و هەژماری سووتین

پەرەسەندنی بەهێزی پیشەسازی ئۆتۆمبێلی نێوەندی تازە بووەتە هۆی ڕاکردنی زۆر بەهێز لەسەر زنجیرە پیشەسازی جیاوازەکان. زیرەکی ئۆتۆمبێل و ئۆتۆمبێلی خۆکار بریتی بوون لە ڕاستەوخۆترین ڕاهێنانی پێشبڕکێی بۆ ئۆتۆمبێلی نێوەندی تازە، کە دەرئەنجامی پێشنیاری نوێیەکان و دەرفەتەکان بۆ مێشکی ناوەندی پیت و کۆنتڕۆڵکەرەکانی قاومن، بەتایبەتی لە بواری راستەوەختی، چڕی هێزی بەرز، EMC-ی سووتینی کلیلکردن، کارایی بەرز و سووتینی DC-DC کە گرانی بەهای بەرزی هەیە.

کوالکۆم، وەک کارگێڕی کۆنتڕۆڵکردنی دۆمینی کۆکپیتی تەنیا، پۆزیشنێکی گرنگی هەیە لەگەڵ SA8155 و SA8295. ناکۆکییەکانی نێوان کارەبای گوازراوە، کارەبای کارلێکی بەردەوام، کارایی توانای بەسەرچوون، خەرجی کردن، و دیزاینی EMCی سووتەمەنی کارەبایی داهێنەر (SMPS)ی توانی سەرەکیی SOCی کۆنتڕۆڵکەری ناوەندی (توان لە داخڵی باتری بۆ گۆڕینی سەرەکی) دەبنە چالاکی مه‌زن بۆ دیزاینی باکی سووتەمەنی کارەبایی. چۆن ئەم ناکۆکییانە شاراوە و بەرامبەریان بکرێت، ئەوە ڕێگای تەکنیکییە کە دیزاینی سووتەمەنی کارەبایی داهێنەر، چیپە کارەبایییەکان، ئیندەکترەکان، MOSFETەکان، و خازانەکان لەگەڵ یەک دەکاری دەکەن.

ئەم بابەتە دیزاینی سوودبارکردنی سەرەکی کۆنتڕۆڵکەری دۆمەینی ناوەندی بۆ بەکارهێنانی ئۆتۆمبێلی لەگەڵ هێزی گۆڕانکاری کارا (١٠٠-٣٠٠٪) دەبەیتە یەک، و دیزاینی DC-DC گۆڕانکاری هێز دیسکوسە، لەگەڵ چارەسەری هێز، هەڵبژاردنی ئیندۆکتۆر و خازان. بەشی تاقیکردنەوەی ڕاستەقینەی دیزاین دیسکوسە و کێشەکانی قەبارە، خەرج، کارایی و کارکردن.

ئەم بابەتە کۆنتڕۆڵکەری دۆمەینی Qualcomm SA8295 وەک مەثال دەگرێت بۆ شیکاری و جێبەجێکردنی دیزاینی ڕاستەقینەی هێزی گۆڕانکاری BUCK سەرەکی.

ئەم زنجیرە بابەتانە سێ بەشی تێدایە (دواتر نوێ دەبنەوە):

01- کۆدی کراوە بووی دیزاینی هێزی سەرەتایی کۆنتڕۆڵکەری دۆمەینی ئۆتۆمبێلی Qualcomm: دیزاین و هesabatی هێزی خواردن (ئه‌م بابه‌ته‌)

02- گەرداندنەوەی دیزاینی سووتینی یەکەم قۆناغی تەسیرکردنی خۆکاری Qualcomm: دیزاینی شێوەنامە و دیزاینی PCB

03- تێگەیشتن لە دیزاینی هێزی پلەی یەکەمی کۆنتڕۆڵکەری دۆمەینی ئۆتۆمبێلی Qualcomm: شیکاری و پێوانەی تاقیکردنەوەی کارایی

1- مەبەست و هەڵكاری دیزاین

1.1 پێداویستییەکانی کورت ماوە بۆ SA8295

خشتەی ١: پێداویستییەکانی دیزاینی هێزی SA8295

1.2 پێویستیەكانی كورتكێشی ماوەی SA8295

توخمی 3.3V SOC Qualcomm دەستكەوتەكانی ماوە لە نێوان 4-7.5mA (هاوپەیوەندی خۆكارانەی تەسیساتی هێنانی توخمی)، ماوەی بیدەستخستنەكانی ساپۆرت دەكات.

مێشکی ناوەندی (کۆنتڕۆڵکەری دۆمەینی کابین) بودجەی گشتی ئۆتۆمبێل 7-10mA (13.5V)، مۆدۆلی 4G/5G تەنها 4-5mA داوا دەکات، کوالکۆم SA8295 کارەبای ئێستای 13.5V 3mA (40mW) یان کەمتر.

1.3 سێ هەڵكار

1.3.1 کێشەی 1: کوالکۆم دۆمەین کۆنتڕۆڵکەری SA8295 دەستکاری کردنی سووتینی کارەبای سویچینگ

ئێستای گەردەمی زۆر، 3.3V، 18 ئامپێر (0.1ms)، 0.1ms جەخت دەمێنێت ماوەیەکی درێژ بێت بۆ دۆخی ئاسایی بۆ دەرچوونی سووتینی DC-DC سویچینگ، پێویستی بە دیزاینکردنی سووتینی buck بۆ دەرچوونی ئاسایی 18 ئامپێر هەیە.

1.3.2 کێشەی 2: دۆمەین کۆنتڕۆڵکەری بەکیفیتی بەرزی SA8295 داینامیکی سووتینی کارەبای سویچینگ

ئێستای کارکردنی ئاسایی کۆنتڕۆڵکەری دۆمەینی SA8295 5-9 ئامپێرە، کە دەبێتە هۆی جیاوازی ئێستای کارکردنی ئاسایی زیاتر لە 300% لە ئیندەکتسی سووتینی سویچینگ (ئیندەکتس بەپێچەوانەی کارەبای ڕەنجەنامەییە لە ڕووی قەبارە، خەرجی و فریکانسییەوە)، کە دەبێتە هۆی داپێچکارییەکانی گرنگ.

1.3.3 کێشەی 3: کارایی ماکرۆ کارەبایی بەرزی دۆمەین کۆنتڕۆڵکەری SA8295 سووتینی کارەبای سویچینگ

بەکارهێنانی هێز لە کاتی ناچالاکیدا، بە کارایی ٧٠٪ لە ١٣.٥ڤ ٣م ئەمپێر، کێشەیەکی گەورە بۆ معماری کۆنتڕۆڵکەری سووتین و دیزاینی هەڵبژاردنی ئیندەکتۆر دابین دەکات.

ئەم دیزاینە وەستاوە لەسەر کێشەی دیزاینی هێزی بنکەیی SA8295 بە توانەی زۆرە، گەڕان لەسەر کێشە گرینگەکانی چاوەڕوانی هێز و چارەسەری تەکنەلۆجیای DC-DC دەکات.

2- هەڵبژاردنی چارەسەر و پێشبینی

2.1 ئاستی کۆنتڕۆڵکردنی Qualcomm SA8295 داواکارییەکانی تەکنیکی

وەکو لە خشتەی 2 دەربڕاوە:

خشتە ٢: پێداویستییە تەکنیکییەکانی دیزاینی هێزی Qualcomm SA8295

2.2 سکێمی دیزاین و بەڵگەنامە تەکنیکی

MPQ2918, MPQ2930, LM25141-Q1, MAX20098, LTC7803, LM25149-Q1، هەموویان دەتوانن پێداویستییەکانی دیزاین بپێناسن. ئەم دیزاینە LM25149-Q1 دیاری دەکات وەک سکێمی سووتینی بنکەیی کۆنتڕۆڵکەری ماوەی سەرەکی بۆ ئەم پرۆژەیە.

٢.٢.١ ئادرێسی رسمی LM25149-Q1:

https://www.ti.com.cn/product/cn/LM25149-Q1?keyMatch=LM25149-Q1

خشتە ٣: موادی رێنووسی دیزاینی LM25149-Q1

٢.٢.٢ کتێبچەی تایبەتمەندییەکانی LM25149-Q1:

LM25149-Q1 42-V Otomobîlî, Hevkêş, Bak, DC/DC Kontrolker bi IQ-yê ya Bê Kêmasî û Fîltreyek Aktîf a EMI-yê ya yekgirtî datasheet (Rev. B)

2.2.3 Tûpa pêşkeftinê ya LM25149-Q1:

LM25149-Q1 EVM Arîkarên bikarhêner (Rev. A) (ti.com.cn)

2.2.4 Stabilîteya fîltreyê aktîf û performansa wê:

Çawa Stabilîte û Performansa Fîltreyan a EMI-yê ya Aktîf Hilînin (ti.com.cn)

2.2.5 LM5149-LM25149 توولە پەرەسەندە :

LM5149-LM25149DESIGN-CALC Amûra Hesabkirinê | TI.com

3- Pêkhateya çavkaniya karebana Synchronous BUCK û hesabkirina wê

3.1 Spesîfîkasyonên sereke û parametreyên LM25149

خشتە ٤: پێداویستییە تەکنیکییەکانی دیزاینی هێزی Qualcomm SA8295

Kêrhatîya bicîanîn

فیلترەکانی EMI فعّال

تاقیکردنەوەی EMI

سکێمای دیزاینی مامۆستا

بۆردی بڕیکردنەوەی چارەسەری دیزاینی مامۆستا

3.2 LM25149 هەژمارکردنی هەڵبژاردنی ئیندۆکتۆری BUCK-ی هاوڕێ

3.2.1 فۆرمولی هەژمارکردنی کارخانەی کارەبایی BUCK-ی هاوڕێ:

جەدولی 5: هەژمارکردنی فورموولەکانی دیزاینی سوودووری بەکارهێنەری هاهمەنگ

3.3 هەژمارکردنی هێڵم کەمینە

(فورموولەی هەژمارکردن، سەرنجدان بۆ جەدولي 5.)

جەدولي 6: چارتی کورفی هەژمارکردنی هێڵمی کەمینە (∆I=0.3)

جەدڤەی ٧: هەژمارکردنی سەرجەم کەمترین ئیندۆکتانس

3.3.1 کورتەی زانیاری هەژمارکردنی هێڵم:

① ئەگەر دیزاینەکە دامەزراوە لەسەر ڕەنجی 6-20A (AI=0.3 هەژمارکراو)، لەگەڵ 16V کرداری کردن و 6A دەربار، هێڵم دەبێت ≥0.69μH بێت.

② هەژمارکردنی تئۆری ئیندۆکتانسی لێدەرەوەی سوڕتی کاری Lmin: ≥ 0.69μH (تئۆری);

③ بە تێچوون لە دیزاینی ڕاستەقینە و تۆلەرانسی هێڵم ±20%، 0.82μH و 1.0μH وەک دیزاینی باشترین هەڵبژێرە (زیادکردنی بەهای هێڵم، گەورەیی و نرخی زیاد دەکات، SRF کەم دەکاتەوە).

3.4 هەژمارکردنی کارەنتی هێڵم

(فورموولە: سەرنجدان بۆ جەدولەکانی 5، بەندەکانی 1 و 2)

جەدڤەی 8: ئیندۆکتانسی 0.82μH هەژمارکردنی سوڕت

جەدڤەی 9: ئیندۆکتانسی 1.0μH هەژمارکردنی سوڕت

3.4.1 کارەنتی سaturaشنی هێڵمی هەژمارکراو ≥ 20.76A، گۆڕدراوە بۆ 21A:

جەدولی ١٠: تایبەتمەندییەکانی ئیندۆکتەر

٤- هەڵبژاردنی ئیندۆکتەر بۆ سوودنامەی کارەبایی دووکانەوە

Table 11: هەڵبژاردنی ئیندۇكتۆر

٤.١ هەژمارکردنی ڕزستۆری نمونەی کارەبایی بۆ سوودنامەی کارەبایی دووکانەوە بۆ LM25149

جەدولی ١٢: هەژماری هەسارەی نمونەی کارەبایی

جەدولی ١٣: هەڵبژاردنی ڕزستۆری نمونەی کارەبایی

٤.٢ هەژمارکردنی خازانی دەرچوو بۆ سوودنامەی کارەبایی دووکانەوەی هاهمەنگی BUCK

(هەژماری خازانی دەرچوو: سەردانی هاوکێشە لە جەدولی ٥ بکە)

جەدولی ١٤: هەژمارکردنی خازانی دەرچوو بۆ سوودنامەی کارەبایی دووکانەوەی هاهمەنگی BUCK

بۆ دیزاینکردنی سوودە بکەرەوەی کاربگەی کرانەوەی هاوتا، جێبه‌جێبوونێك هه‌یه‌ نێوان كارایی، قەبارە و نرخی خازانەکانی کات و دەربارە. دووچارکردنی داواکاری خازانەکان لە ئاستی دیاریکراوی شێواز دەکرێت، و دووچاربوونی ئامرازکان لە کاتی دووچارکردندا دەتوانێت هەڵەی ١٠ تا ٥٠٪ بۆ ڕێساکانی هاوشێوە دروست بکات. کارایی کۆتایی پێویستی بە بەڵگەدارکردنی زانستی و دووچارکردنە لە ڕێگەی پڕۆسەی چاکسازی (هیچ چارەسەرێکی تەواو نییە؛ تەنها هەڵبژاردنی شێوازێکی گونجاو بۆ بەکارهێنانی دیاریکراو).

سوودە بکەرەوە پێویستیان بە میوانداری > = 320uF (داواکاری دواتر)، میوانداری سوودە بکەرەوەی سیرامیک زیاتر لە 2.435uF (شێوازی بنچینە نییە، گونجاو بوون بەسە).

خشتەی ١٥: پێشنیارکراوی هەڵبژاردنی مۆدێلی خازانی دەربارەی سوودە بکەرەوەی کاربگەی کرانەوە

خشتەی ١٦: دیزاینکردنی خازانی دەربارەی سوودە بکەرەوەی کاربگەی کرانەوە

٤.٣ هەژمارکردنی خازانی کاتی بۆ LM25149 supplyer

4.3.1 هەژمارکردنی توانایی داواکان

جەدۆل 17: هەژمارکردنی خازانی فلتری کاربدە بۆ سوودەی ترانزستوری کارلێک

جەدۆل 18: هەڵبژاردنی فلتری دەربارە بۆ سوودەی ترانزستوری کارلێک

4.4 LM25149 هەڵبژاردنی مووفێت

4.4.1 هەژماری MOSFET

داتاشیتی LM25149 زۆر هەژمار و هەڵبژاردنی هەژماری ناگرێتەوە. هەژمار و هەڵبژاردنی QG پایتەختی لەسەر تخمینە تاقیکراوەکان و دەرئەنجامە ئەندازەکانە. ئەنجامی هەژمار دەریدەکات بەهایەکی 4.5-5.0V Vgs و ≤22nC. ڕێگای هەژمار لە جەدۆلی خوارەوە دیارە. پلاتفۆرمی میللیر وەک 2-3V دیاری دەکرێت (نزیک لە 3V قبوڵکردنە)، و Rdson وەک ≤8mΩ دیاری دەکرێت.

لێژەی 19: هەڵبژاردن و هەژمارکردنی مووفێت

4.5 پێشنیارەکانی هەڵبژاردنی مووفێت

لێژەی 20: مۆدێلەکانی هەڵبژاردنی مووفێت

4.6 LM25149 FB و هەژمارکردنی کۆمپانسەیشن

مێز 21: هەژمارکردنی FB و کۆمپانسەیشن

4.7 هەژماری دیزاینی EMC بۆ LM25149

بەبێ ڕێگەچوون بە تاکەکانی زۆر، بزانە بە ڕێنووسەکان.

5- ئاماری دیزاین

5.1 پوختەی دیزاین و هەڵبژاردنی سوودەی BUCK بۆ LM25149

مێز 22: دیزاین و هەڵبژاردن

5.2 پوختەی چارەسەر

کارایی و باشی کارکردنی سوودانە پێوەری هاوتاز هەمووکات دەگۆڕێت بەهۆی هۆکاری زۆر. کارایی و تایبەتمەندییەکان پێویستە فاکتوری بەردەوام بپێوردرێن. ئەم پەرتووکە بۆ هەژماری تیۆری بەکاردێت بۆ ئەوەی ڕێنمایی تیۆری بۆ دیزاینی ڕاستەقینە بدهێنێت. کارایی و تایبەتمەندییەکانی دیزاین زۆر نزیکە لەگەڵ کارایی پۆل، مەرجی بەکارهێنان، چینکردن، و نیازی ئازموون و پشتڕاستکردنەوەی گەرم.

چوونه‌وه‌ی سینكرون بۆ دابینكردنی كارا بۆ كۆنتڕۆڵكەری دۆمێنی Qualcomm زۆر به‌هاڵواسه‌ له‌ به‌شی دیزاینی كۆنتڕۆڵكەر، پێویستی به‌ هاوسه‌نگی نێوان كارایی، جیاتی و نرخ ده‌بێت. CODACA ته‌ركی خۆی لەسەر توێژینهۆی تاكستانه و دیزاینی ئیندوكتر و چاودیری كۆمه‌لی ده‌كات. CSEB0660-1R0M گونجاوە بۆ پلاتفۆرمی Qualcomm و بەرههمناسی، به‌هه‌نگاوی نرخی بەرز، توانای بەرگری قووڵ بۆ كارايی ته‌واوبوون، جیاتی كه‌م و ڕابه‌رتی كارا به‌رامبه‌ر ئاستی جیاتی كه‌ بەرزوایه‌ له‌ بازاڕ. CODACA دادووستی له‌سه‌ر توێژینهۆ و نوێكاری ته‌كنۆلۆژی، پێشخه‌ستنی بەرههمنانی شاره‌زاتر بۆ پیشەسازی ئیندوكتر و به‌شداری له‌ پێشخه‌ستن و به‌كارهاتنی بەرههمنانی ئه‌لكترۆنی.