EN
Тез шилтемелер
Жаңы энергия транспорту өнөр жайынын ылдам өнүгүшү ар кандай өнөр жайлык чынжырлардын катуу өсүшүн тездетти, ал эми автомобильдин интеллектуалдуулугу жана өз алдынча башкаруу жаңы энергиялык транспорттун эң маанилүү негизги конкурентке жарамдуулук багытына айланып, борбордук мээге жана домендик башкаруу чыгарылышына жогорку интеграцияланган болуп келет, анын ичинде DC-DC айлануучу кубат тасымалдоосунун ишенчтүүлүгү, жогорку кубаттын тыгыздыгы, EMC, жогорку эффективтүүлүгү жана баасынын орусундуулугу үчүн жаңы чылдаандар менен мүмкүнчүлүктөр пайда болду.
Интеграцияланган кабина домендик башкаруу чыбыгынын жеткизүүчүсү катары SA8155 жана SA8295 маанилүү орун алышат, ал эми транзиттик ток, туруктуу иштөө тогу, күтүү режиминдеги эффективдүүлүк, баасы жана борбордук домендик башкаруу SOC'тун биринчи даражадагы ток кошумча куралы (аккумулятордон келген киргизүү деңгээлинен өзгөртүлгөн ток кошумча курал) үчүн импульстук ток кошумча куралдардын EMC долбоору ортосундагы карама-каршылык BUCK ток кошумча куралдарынын долбоору үчүн чоң чынжыр болуп саналат. Бул карама-каршылыктарды кантип чечип, тепе-теңдикке келтирүү керек — бул импульстук ток кошумча куралдардын архитектурасы, ток кошумча курал чиптери, индуктивдүү элементтер, MOSFETтер, конденсаторлар өндүрүүчү компаниялардын биригип иштөөнүн техникалык багыты.
Бул макалада чоң динамикалык айкалыштыруу кубаты (100-300%) үчүн борбордук домен башкаруусунун негизги электр камтамасын долбоорлоо үчүн DC-DC айкалыштыруу электр камтамасынын долбоорун, ошондой эле электр камтама схемасын, индуктивдүүлүктү, конденсаторду тандоо жана башка долбоорлоо ыкмаларын, өлчөмдү, бааны, эффективдүүлүктү жана өнүмдүүлүккө байланыштуу кыйынчылыктарды эске алуу менен каралат.
Бул бөлүм Qualcomm SA8295 домендик контроллерин мисал кылып алып, биринчи даражадагы BUCK айкалыштыруу электр камтамасынын практикалык долбоорун талкуулап, ишке ашырат.
Бул бөлүм биринчи серияны (BUCK айкалыштыруу электр камтамасынын деталдуу теориясы жана эсептөө) окуууну талап кылат жана LM25149 негизинде BUCK электр камтамасын деталдуу долбоорлоот.
Бул макалалар сериясы үч сериядан турат (жаңыртылып турат):
02-Автомобиль үчүн Qualcomm Домендик Контроллердин Биринчи Даражадагы Электр Камтама Долбоорун Ачуу: Схемалык Долбоор жана PCB Долбоор (бул бөлүм)
1- Долбоорлоо максаттары менен кыйынчылыктар
1.1 SA8295 өтүмдүү ток талаптары
Таблица 1: SA8295 Ток колдоо системасынын долбоорлоо талаптары
Эскерме: SA8295 талаптарынын эң акыркы дизайн талаптары 21A (1 NPU) жана 24A (2 NPU), бул конструкция (30A чоң токтан коргоо) камтылат
1.2 Дизайндын максаттары
Бул долбоор LM25149 дизайн домендик контроллеринин биринчи даражадагы электр камтамасыз кылуу , бул 24A (100us) убактылуу токтун талаптарын өтөөгө жана 10Aдан ашык туруктуу режимде иштөө шарттарын камтамоо үчүн колдонулат, ошентип көлөм, баа жана өнүмдүлүк боюнча комплекстүү тепе-теңдикти камтыйт.
Эскерме: Убактылуу ток жылуулук маселесин тудырбайт (Qualcomm SA8295 үчүн гана 100uS убактылуу ток), туруктуу чоң ток температуранын көтөрүлүшүнө алып келет, температуранын көтөрүлүшүнүн таасири өлчөнүшү керек (дизайндык схема чын жашоодогу абалга ылайык тандалат).
2- Принципиалдык электр сызбасы жана PCB дизайны
2.1 Негизги компонентти тандоо
Домен контроллеринин биринчи ички күч тасмалоочусунун компоненттерин тандоо үчүн талаптар: айырмачылыкты биринчи орунга коюу, бааны эске алуу жана PCB аянтын азайтуу; BUCK ички күч тасмалоочусунун EMC маселеси менен токтун контуру маселесин эске алуу менен, ал жалпы BUCK ички күч тасмалоочусун долбоорлоо теориясына жана эрежелерине ылайык келет жана жалпы долбоорлоо ыкмасына таянып болот.
Электрондук компоненттерди тандоо жана эсептөө боюнча толук маалымат үчүн 1-бөлүмгө ( Qualcomm Automotive Domain Controller биринчи баскычтагы күч түзүткүчүнүн долбоорун расшифровкалоо: Күч түзүткүчүнүн долбоору жана эсептөө )
Бул долбоор үчүн 2-вариант (сегиз 47uF C1210 индустриялык керамикалык конденсатор колдонуу). Бул тандоого чектелип калуу шарт эмес, өнүмдү долбоорлоо иш жагдайына ылайык өзгөртүлүшү мүмкүн жана иш жүзүндөгү сындардын натыйжаларына ылайык оптималдаштырылышы мүмкүн.
Таблица 2: BUCK электр түйүнү - варианттын долбоорлоосу
2.1.1 BUCK электр түйүнү - MOSFET тандаш
Таблица 3: BUCK электр түйүнү - MOSFET тандаш
2.1.2 BUCK электр түйүнү - индуктивдүүлүктү тандаш
Индуктивдүүлүктү тандоо VSEB0660-1R0MV моделин колдонот
Таблица 4: Индуктивдүүлүктү тандаш
2.1.3 BUCK ички күч тасмалоочусу үчүн чыгыш фильтр конденсаторун тандоо
5-таблица: BUCK ички күч тасмалоочусу үчүн чыгыш фильтр конденсаторун тандоо
2.1.4 BUCK электр энергиясы - киргизүү фильтр конденсаторлорун тандоо
6-таблица: BUCK электр энергиясы - киргизүү фильтр конденсаторун тандоо
2.2 Схемалык жана PCB долбоорлоо каражаттарынын долбоору
2.2.1 Принципиалдуу схема жана PCB дизайны: JLC Technology EDA ( https://lceda.cn/)
Сүрөт 1 Caritron EDA менен таанышуу
JLC Technology EDA – Кытайда иштелип чыгарылган эң мыкты, ачык EDA инструмент болуп саналат, күчтүү функцияларга ээ жана өнүктүрүү эффективдүүлүгү жогору, бул долбоор JLC Technology EDA колдонуп принципиалдуу схеманы жана PCB дизайнын иштеп чыгат.
2.3 BUCK электр бериш системасы - схемалык долбоор
2.3.1 BUCK электр бериш системасы - схемалык долбоор
Принципиалдуу долбоор LM25149-Q1 техникалык шарттарына жана расмий өнүктүрүү платасына ылайык иштелип чыккан, ал BUCK импульстук электр камсыздоо системасынын негизги теориясын жана жогорку өткөргүч домендик контроллердин биринчи электр камсыздоо талаптарын эске алат.
2-сүрөт LM25149 принципиалдуу схемасы
2.3.2 BUCK электр камсыздоо - принципиалдуу схема долбоорунун негизги технологиясы
Киргизүү EMC тизмеги：
Техникалык нукталар:
① L1-дин негизги функциясы ачык-жабык электр камтамасыздын киргизилүү электр камтамасына тийиштүү чыңалуусунун таасирин азайтуу, ачык-жабык электр камтамасынын жыштыгы 2.2MHz, L1 жана C23 LC сүзгүчтүн тизмегин түзөт (C16 - электролиттик конденсатор, негизинен 500KHz төмөнкү жыштыктар үчүн), ал эми 2.2MHz 60dB ге азайтат.
② C21 ачылуу-жабылуу талаасын (күч чыбыгынын өсүш жана түшүү чеги) азайтат, негизинен EMC талаасын 10-100MHz диапазонунда азайтат.
③ Эгерде C21 жана C23 биринчи даражадагы электр камтамасында (коргоо алдында) колдонулса, ийкемдүү уячалы конденсатор моделин тандоо керек, ал эми коргоо киргизилген болсо, авто классындагы конденсаторду тандоого болот. Ушул сыяктуу коргоо механизмин эки конденсаторду катарга коюу менен да ишке ашырууга болот.
Күч MOSFET жана LM25149 киргизүү конденсаторлору үчүн бөгөттөө конденсаторлоруна тийештүү талаптардын эле эмес, бул долбоор эффективносты текшерүү үчүн колдонулбайт, бир керамикалык колдонуу, продукт деңгээли долбоору автомобиль деңгээли долбоор талаптарына ылайык келет.
Эскерме: LM25419 активдүү EMC жоюу жана кошко туш келген спектралдык технология, EMC амплитудасын гана белгилүү чегинде кыскартат, ал эми EMC жок кылынбайт, 2,2 МГц менен байланышкан энергия үчүн, жогорку ток (≥10A) жогорудагы колдонуу стандарттын үстүнө чыгуунун коркунучу бар, иш жүзүндө кыймыл кылуу үчүн C23ти алып салганга карабастан өтүүгө болот, анда C23 колдонуусун сактап, бааны төмөндөтүүгө болот.
BUCK кубаттуулугу киргизүүчү конденсаторлор:
① C2, C3 - бул BUCK күч коштуучу конденсаторлор, алардын ишинин электр магниттик ыңгаштыгына (EMC) чоң таасирин тийгизет. 10 мкФ конденсаторлорду 2 МГц жыштыкта импедансы ≤5 мОм болгондой тандоо керек. CGA4J1X8L1A106K125AC жана CGA6P1X7S1A476M250AC үлгүлөрүнүн техникалык көрсөткүчтөрү кошумча маалымат үчүн жакшы нуска болуп саналат. Конденсатор тандоодо X7R, 35 В/50 В чейинки чыдамдуулук, C1210 жана C1206 корпус колдонууга болот. Бул долбоордо C1210 корпусу тандалган, бул ар кандай үлгүлөрдүн иштеэсин текшерүүгө мүмкүндүк берет.
② C4 - жогорку жыштыктагы айлануучу EMC конденсатору, 50 В X7R, C0402 корпусу тандалсын.
C2, C3, C4 - трассировканы түзгөндө токтун контуруна көңүл бургуу керек (трассировка тураларына караңыз), BUCK күч коштуучу киришинин конденсаторлору үчүн негизги талаптарга жана долбоор теориясына туura келсин. Киргизилген конденсаторлор жөнүндөгү түшүнүүнү тереңдетүү үчүн BUCK айлануучу күч коштуучу теориясын үйрөңүз.
③ TP7, TP9, TP13 ток көзүнүн TG, BG жана SW сигналдарын, өлтүрүлгөн аймактын убактысынын, колок чалуу өзгөчөлүгүнүн жана MOSFETтин көтөрүлүш жана түшүү четтеринин ишин сындоо үчүн колдонулат, бул анын негизги электр ишинин көрсөткүчү болуп саналат.
GNDдин TP текшерүү чекити осциллографтун GND шартын кыскартуу үчүн жана тесттиң тактыгын жакшыртуу үчүн колдонулат, ал эми LAYOUT тесттик сигналга мүмкүндүгүнчө жакын жерге орундашы керек.
MOSFET ээси үчүн жетектөөчү резистор:
① R1 жана R2 - бул MOSFETтин дарбазасын башкаруу резисторлору, алар күч MOSFETтин көтөрүлүш жана түшүрүлүш четтерине маанилүү таасирин тийгизет.
② R1 жана R2 тандоосу башкарылган BUCK кубатынын башкаруу блогунун чыгыш тогунун (контроллер (PULL жана PUSH каршылык), чекиттин импедансы жана чекиттин заряддык өзгөчөлүктөрү (кириш сыйымдуулугу CISS) жана бардык каршылыктардын жалпы каршылыгы ≤ 10 омду баштапкы долбоордо тандоо, ал эми заряддык өзгөчөлүктөргө да байланыштуу, жана туура каршылык маанисин тандоо үчүн такталуусу керек.
③ R1 жана R2 - айлануу шумунун EMC жана айлануу жоготуусуна таасир этүүчү негизги контур факторлору болуп саналат.
Эскерме: 6 тесттик чекиттер айлануу өзгөчөлүктөрүн жана өлтүрүлгөн убакытты текшерүү үчүн колдонулат.
Чыгуу күч тизмеги:
① Индуктивдүүлүктү тандоо: Индуктивдүүлүктү тандоодо негизинен эки факторду караш керек:
- Өтүмдүү иштөө тогу: 24A (убакыт: 100us) чыгарууга мүмкүндүк берет；
- Туруктуу иштөө тогу: 10A, 10A тогунда туруктуу иштей алат (85℃ чөйрө температурасын камтыйт);
-Өтүүдөгү иштөөчү токтун узактыгы ≤ 100us, ал ишке кирүү фазасында пайда болот жана индуктивдүүлүк чыңдоо шартын камсыз кылуу талаптарын гана булганда (токтун индуктивдүүлүк маанисин камсыз кылуу);
② Үлгү алып турган резистордун тандоосу: Үлгү алып турган резистор R1206 пакети менен тандалат, жылуулук чачыратуу кубаттуулугу ≥ 0.5W;
③ Конденсаторлорду тандоо: Колдонмо: Биринчи бөлүмдөгү чыгуучу фильтр конденсатору боюнча бөлүм;
Feedback Circuit:
LM25149 туруктуу чыгуу конфигурациясына жана кайтарым чыгуу конфигурациясына ээ, деталдуу маалымат техникалык талаптарга ылайык;
① VDDA менен R14l кошулган, чыгышы 3.3V
② R14=24.9K, чыгышы 5.0V
③ R14=49.9K, чыгышы 12.0V
Чыгуу кернеши бош этикеткада R14, R9 жана R10 менен конфигурацияланат;
R19 жана сакталган TP3, TP4: тест үчүн, фазалык чег, өтүү жыштыгы ж.б.;
Эскерме: TP3 жана TP4 фазалык чегди, өтүү жыштыгын ж.б. өлчөө үчүн колдонулат;
Функцияны орнотуу:
① EN: ишке киргизүү сигналы, кубатты киргизүү ≥ 1.0V, так төмөн керне менен коргоого болот;
② Sync-PG: Синхрондук чыгуу же Туураланган кубат, бул долбоор Туураланган кубат үчүн каралган;
③ PFM/SYNC
-Ички бекер көчүрмө (NC): Диод аналог, кичинекей ток чыгышы, жогорку эффективтүүлүк менен иштей алат;
-GNDга кыскартылган көчүрмө, мажбуралуу CCM режиминде иштөө;
④ Чиптин иштөө режимин орнотуу: жалпысынан 5 иштөө режимин камтыйт (талапкерге караңыз);
2.4 BUCK электр камсыздоосу - PCB долбоорлоо
2.4.1 BUCK электр бериш-PCB долой жоболоо
① -ЖОГОРУ
② -GND
③ -Сигнал
④ -Түбү
2.4.2 BUCK электр камсыздоосу - PCB долбоору үчүн негизги технология
Киргизүү жана чыгаруу конденсаторлорунун контуру:
① BUCK электр камсыздоосунун киргизүү жана чыгаруу конденсаторлору минималдуу контурду сактайт, ал EMC үчүн маанилүү таасирин тийгизет;
② C4 негизинен ачылуу жана жабылуу учтарындагы колок шуугууну жутуу үчүн колдонулат.
MOSFETтер жана индуктивдүү контурлар:
① Эки-бирге MOSFETтерди колдонуу долбоорлоштуруу аянтын жана чыгымдарды азайтат, анын камчылыгы - Layout SW минималдуу контурду сактай албайт;
② 2-бирге MOSFETтин SW чекити PCB трассировканын бирдей катмарын ишке ашыра албайт, үзгүлтүксүз электр тогун камсыз кылуу үчүн катмардын жайы өзгөртүлөт.
Токту үлгүлөө:
① Үлгү алуу тогогу дифференциалдык издер болушу керек, ошондой эле референстик GND жазыктыгы болушу керек;
② Импедансты жана узундукту башкарууга муктаждык жок, издер схеманын минималдуу аралыгын сактайт.
FB реакциясы:
Каршылыктар жана башка кудараттар контролдук чип пиндерине жакын болушу керек.
Жылуулук ажыратуу жана GND:
Жылытуу элементтери: MOSFETтер, индуктивдик катушкалар жана үлгү алуу резисторлор жазык аймакта жылуулук өткөрүүнү жакшыртышса болот, ошондой эле GND өткөрүүчү чечектерди көбөйтүү басманын жылуулук чачылатуу шарттарын жакшыртууга жардам берет.
3- Домендик башкаруу деңгээлинин биринчи класс BUCK кубатынын проектиси - жыйынтык
3.1 3D-чиймелөө
3D-сүрөт-1
3D-сүрөт-2
3.2 Дизайндын кыскача мазмуну
① Ачык-сөндүрүүчү электр энергиясынын проектиси 4 катталган PCB дизайнын колдонот, 1,6 мм калыңдыкта, 30X65 мм өлчөмүндө;
② Чыгуучу ток Qualcomm SA8295тин 24A максималдуу өтүү тогун камтый алса, 10Aдан ашык туруктуу чыгуу мүмкүнчүлүгүн колдоо кылат.
4- Биз жөнүндө Codaca Электроника
Codaca индукторлордун өз алдынча изилдөө, долбоорлоо жана өндүрүшүнө баса арттырат жана VSEB0660-1R0M Qualcomm платформаларынын түзүлүшүнө жана колдонулушуна жарамдуу. Бул жогорку сапаттуулук, күчтүү анти-сычкан ток чыдамдуулугу жана төмөнкү жылуулук чыгаруу сыяктуу техникалык артыкчылыктарга ээ жана өнөр жайда иштеген электр-көлөмдүк коэффициентинин алдыңкы катары саналат. Codaca технологияларды изилдөөгө жана жаңыланууга, инновациялык өнүгүшкө баса арттырат, индукторлор өнөр жайы үчүн жакшы өнүмдөр түзөт жана электрондук өнүмдөрдүн түзүлүшүнө жана колдонулушуна жардам берет.
5- Сыноо жана расмий жоболоо
Кийинки тесттик жана текшерүү иштери үчүн төмөнкүгө шилтеме кылыңыз: 03- Qualcomm Автомобильдик Домендик Башкаруу Чыгарылышынын биринчи баскычтагы электртик камсыздоо проектин ачуу: Максаттуу тест өлчөмүн талдоо .
[Шилтеме]
1.LM25149-Q1：ti.com.cn/product/cn/LM25149-Q1
2.BUK9K6R2-40E： https://www.nexperia.cn/product/BUK9K6R2-40E