EN
Ligamina Celeria
Rapida evolutio industriae vehiculorum novae energiae fovit crescendum explosivum variarum catenarum industrialium, et intelligentia automobilis et autonomus cursus facta sunt directio maximi momenti competitivitatis centralis vehiculorum novae energiae, nova pericula et opportunitates afferens cerebello centrali altum integrato et controlleri domus, praesertim pro reliabilitate, densitate potestatis alta, EMC, efficientia alta et cost-effectivitate fontium alimentationis DC-DC commutantium.
Como proveedor de controladores de dominio de cabina inteligente, SA8155 y SA8295 ocupan una posición importante, y la contradicción entre corriente transitoria, corriente estable de funcionamiento, eficiencia en espera, costo y diseño EMC de fuente de alimentación conmutada de la fuente primaria SOC de control central (fuente convertida desde el nivel primario de entrada de batería) se ha convertido en un gran desafío para el diseño de fuentes BUCK. Cómo resolver y equilibrar estas contradicciones es la dirección técnica en la que trabajan juntos los fabricantes de arquitecturas de fuentes conmutadas, chips de alimentación, inductores, MOSFETs y capacitores.
Hic liber tractat de designe alimentationis commutatoriae DC-DC ad primariam alimentationem pro centrali dominii regendi magnae dynamicae commutationis (100-300%), inclusis schemate alimentationis, selectione inductoris, capacitoris et aliis methodis designandi, consideratis difficultatibus dimensionis, pretii, efficientiae et praestantiae.
Hoc caput tractat exemplum controlleris domus Qualcomm SA8295 ut disquirat et implementet practicum primum BUCK alimentationis commutationis design.
Hoc caput requirit lectionem seriei primae (theoria et calculatio detailed BUCK commutationis alimentationis) et designat BUCK alimentationem accurate super basi LM25149.
Haec series articulorum constat ex tribus seriebus (cum continuatione actualisationis):
02-Decodificatio Designis Alimentationis Primae Domus Controlleris Automobilis Qualcomm: Design Schema et Design PCB (hoc caput)
1- Design Goals et Challenges
5.1 SA8295 Transient Current Requirements
Tabula 1: SA8295 Power Supply Design Requirements
Nota: Novissima requisita designis SA8295 sunt 21A (1 NPU) et 24A (2 NPUs), et hoc desiderium potest amplecti (protectionem contra superfluum currentem 30A)
1.2 Requisita designis
Hoc desiderium utitur LM25149 designi domini controlleris primae classis alimentationis , quod potest satisfacere conditionibus currentis transitoriae 24A (100us) et conditionibus operationis status constans supra 10A, ut sic aequilibrio comprehensivo voluminis, pretii et praestantiae consequatur.
Nota: Currens transitorius problemata generationis caloris non causat (pro Qualcomm SA8295 tantum 100uS currens transitorius), sed currens constans magnus incrementum thermensis generat, cuius effectus mensurandus est (designi schema secundum condiciones ambientales reales eligetur).
2- Schema et designatio PCB
2.1 Electio componentium principalium
Criterium selectionis componentium principalis alimenti electrici controlleris dictionis: praestantia prima, costum ratione habita, et area PCB minuenda; Considerando problema EMC et problema circuitus currentis alimenti electrici BUCK, congruit theoriae et regulis generalibus designandi alimenti electrici BUCK, et methodus designandi generalis adhiberi potest.
Pro particularibus de electione et calculo componentium electronicorum, vide Caput 1 ( Decodificatio Qualcomm Automotive Domain Controller Primae Fasei Alimentationis Electricae Design: Design et Calculatio Alimentationis Electricae )
Optio 2 huius designi (usura octo capacitorum ceramicorum 47uF in plica C1210). Hoc designt non tantum hac electione tenetur, sed designt producti secundum conditiones reales adaptari potest, et optimizatio designi secundum vera experimenta fieri potest.
Tabula 2: BUCK alimentatio - schemata structurae
2.1.1 BUCK alimentatio - MOSFET electio
Tabula 3: BUCK alimentatio - MOSFET electio
2.1.2 BUCK alimentatio - inductor electio
Selectio inductoris modello: VSEB0660-1R0MV
Tabula 4: Inductor electio
2.1.3 Electio condensatoris filtrantis exsufflationis pro alimentatione BUCK
Tabula 5: Electio condensatoris filtrantis exsufflationis pro alimentatione BUCK
2.1.4 BUCK potestas suppellectilis - electio condensatorum filtrorum intrantum
Tabula 6: BUCK potestas suppellectilis - electio condensatoris filtrorum intrantum
2.2 Schema et instrumenta designandi PCB
2.2.1 Schema et PCB design: JLC Technology EDA ( https://lceda.cn/)
Figura 1 Introductio ad Caritron EDA
JLC Technology EDA est praecellens instrumentum liberum EDA in Sinis, cum functionibus potentibus et altissima efficientia developmentis; hic design adoptat schemata diagrammatis et PCB per JLC Technology EDA.
2.3 BUCK alimentatio - designatio schematica
2.3.1 BUCK alimentatio - designatio schematica
Design principii refert ad specifica LM25149-Q1 et tabulam officialis developmentis, et design satisfacit theoriae fundamentali BUCK commutantis potestatis suppellectilis et requisitis design primariae potestatis suppellectilis controllerum alti passus domini.
Figura 2 Schema diagrammatis LM25149
2.3.2 BUCK Potestas Suppellectilis - ars principalis in design schematis
Circulus EMC intrans:
Puncta technica:
① Prima functio L1 est impetum noise conductae et radiatae ex fonte interrupto in fontem inputi minuere, frequentia interruptoris fontis 2.2MHz est, L1 et C23 circuitum LC formant (C16 est capacitor electroliticus, praecipue pro frequentiis infra 500kHz), et 2.2MHz de 60dB minuit.
② C21 ridet noise interruptoris (ringing in margine ascenso et descenso tubi potestatis), praecipue noise EMC ab 10–100MHz minuens.
③ Si C21 et C23 in fontibus primi gradus (ante protectionem) utuntur, modellem capacitatis cum termino flexibili deligere oportet; si autem protecta sunt, capacitatem automobilicam deligi licet. Simile mechanismum protectionis etiam per dispositionem duorum capacitorum in serie implementari potest.
Eadem requiruntur pro potentiis MOSFET et condensatoribus introductorii LM25149 condensatoribusque decoupling, haec designatio non adhibetur ad praestantiam verificandam, sed unico ceramico uti, et descriptio producti gradus automobilis secundum requisita descripta agit.
Nota: LM25419 activa EMC suppressio et dualis technologia spargendi spectri random, tantum quoad certum modum EMC amplitudinem minuere potest, et EMC penitus tolli non potest; pro frequentia commutationis 2.2MHz cum energia correlata, applicationes alti currentis (≥10A) adhuc periculum excedendi normam habent, itaque in reali disputatione praevalere debet; si remotione C23 tamen per radiationem conductam transiri potest, applicatio C23 salvare et impensas minuere potest.
Condensatores BUCK potestatis:
① C2, C3 sunt condensatores BUCK alimentationis, qui valde momenti sunt ad praestandum electromagneticam compatibilitatem (EMC) in commutatione fontium, condensatores 10uF quorum impedantia circa 2 MHz sit ≤5mΩ eliguntur; CGA4J1X8L1A106K125AC et CGA6P1X7S1A476M250AC bonos indices technicos pro comparatione habent, electio condensatorum X7R, cum tensione tolerata 35V/50V, et formatis C1210 vel C1206 possibilis est. Hic in conceptione forma C1210 eligitur, quae latam verificationis modellica praestationem permittit.
② C4 est condensator EMC alti frequentiae commutationis, elige 50V X7R, forma C0402.
C2, C3, C4: in dispositione (layout) cura debet adhiberi ad circuitum currentis (vide particulas de dispositione), ut requisita fundamentalia capacitatis BUCK alimentationis et theoriae conceptionis satisfiant; discendo theoriam BUCK fontium commutationis intellegentia de capacitoribus input meliorari potest.
③ TP7, TP9, TP13 utuntur ad signala TG, BG et SW commutatoris exploranda, et ad probandum an tempus mortuum, effectus ringandi, ac prestatio margo ascensus et descensus MOSFET rationabile sit, quod est index importans experimenti praestationis electricae in fonte interrupto.
Punctum experimenti TP de GND utitur ad minuendam circuitum GND examinis oscilloscopii et ad emendandam accurritatem experimenti; igitur LAYOUT debet cogitare de locando puncto experimenti quam proxime signalo experimentali relevanti.
MOSFET portae actuatoris resistor:
① R1 et R2 sunt resistentiae gubernationis portae MOSFET, quae magnopere influunt in margines ascendentem et descendantem MOSFET potentiae.
② Selectio R1 et R2 afficitur rationibus combinatis controlleris currentis output potentiae BUCK (controller (resistentia PULL et PUSH), impedantia andilici et characteristicis oneris MOSFET potentiae (capacitas input CISS), et resistentia totalis totius resistentiae seligitur ≤ 10 ohm in design initiali, quod etiam dependet a characteristicis oneris, et debet esse fine regulata ut valorem resistentiae idoneum seligat.
③ R1 et R2 sunt etiam parametri claves qui maxime afficiunt EMC rumoris commutationis et factores circuitus centrales qui amissionem commutationis afficiunt.
Nota: 6 puncta probationis adhibentur ad characteristics commutationis et tempus mortuum probandum.
Output power loop:
① Selectio inductoris: Selectio inductoris praecipue duas causas considerat:
- Current laboralis transitorius: Capax est output transitorii 24A (tempus: 100us);
- Current laboralis status stabilis: 10A, quae stabile operari potest ad 10A current (amplectens conditiones temperaturae ambientis 85℃);
-Duratio currentis operativi transitorii est ≤ 100us, et accidit in initio, et solum conditio quae garantit inductionem non saturatam satisfacit requisitis (satisfaciendo valori inductionis currentis).
② Selectio resistoris campionis: Resistor campionis seligitur in pacheto R1206, et potestas dissipanda caloris ≥ 0.5W;
③ Selectio capacitorum: Referentia: Caput capacitoris filtrantis de exitu in prima parte capituli;
Circulus Retroactionis:
LM25149 habet configurationem fixam de exitu et configurationem de feedback de exitu, et continetudinem plenam vide in libro specificarum;
① R14l connectitur ad VDDA, output 3.3V
② R14=24.9K, output 5.0V
③ R14=49.9K, output 12.0V
Tensio de exitu configuratur cum R14, R9 et R10 in adhesivo vacuo;
R19 et loca reservata TP3, TP4: ad probandum, marginem fasi, frequentiam transversam, etc.
Nota: TP3 et TP4 utuntur ad probandum marginem fasi, frequentiam transversam, etc.
Configurationes Functionum:
① EN: signum activans, accende potentiam ≥ 1.0V, potest protegi per subvoltagem praecisam;
② Sync-PG: Synchronus de exitu vel Potentia bona, haec descriptio est pro Potentia Bona;
③ PFM/SYNC
-Default (NC) iumper: Diodium analogum, parva currentis emissio, effice potest ad altam efficientiam;
-Iunctura brevis ad GND, modus CCM compulsus;
④ Modi operationis Chipi: quinque modi operationis in toto (vide librum specificationum);
2.4 Alimentatio BUCK - Design PCB
2.4.1 BUCK alimentatio-PCB design
① -SUPERIOR
② -GND
③ -Signum
④ -Inferius
2.4.2 Alimentatio BUCK - technica clavis pro designe PCB
Circuli capacitores intrantes et egredientes:
① Capacitores intrantes et egredientes alimentationis BUCK minimum circulum servare debent, quod magni momenti est pro EMC;
② C4 praecipue ad sorbendum noise ringantis in ascensu et descensu impulsuum commutationis utitur;
Circuli MOSFET et Inductor:
① Usum bina-in-uno MOSFET minuit spatium occupationis et sumptus, incommodum autem est quod Layout SW minimum circulum servare non potest;
② Punctum SW bina-in-uno MOSFET eandem stratum PCB tractabile non reddit, et superficiem stratificandi mutare oportet ut continuus currus electricus obtineatur.
Currentis exemplar:
① Currentis exemplum differentiales trahere debet, et planum GND referentiae necessarium est;
② Impedantia nec aequalitas regendi non necesse est, et trahenda spatium minimum dispositionis servare debent.
FB Responsorium:
Resistores et alia instrumenta ad pinas control chip sunt propinqua.
Caloris diffusio et GND:
Calefacienda instrumenta: MOSFETs, inductores, et resistores exemplorum opportune calefactionem in area plani augere possunt, et GND vias augere adiuvat conditiones dissipationis caloris totius tabulae meliorare.
3- Summarium designandi alimentationis BUCK primae classis per dominia regum
3.1 Descriptio 3D
figura 3D-1
figura 3D-2
3.2 Summarium Design
① Designatio alimentationis commutata quattuor stratorum utitur, crassitudo PCB 1.6mm, mensura 30X65mm;
② Currentis output potest satisfacere currenti transitorio maximo Qualcomm SA8295 de 24A, et permittit facultatem output stabilis ultra 10A.
4- De Codaca Electronics
Codaca se constringit ad independendentiam R&D, design et fabricatio inductorum, et VSEB0660-1R0M idoneus est ad evolutionem et applicationem platformarum Qualcomm. Habet praerogativas technicas ut alta competitio pretii et praestantiae, fortis potentia contra saturationis currentem, et parva calor generatus, et habet rationem potentiae ad volumen quae antecellit industriae. Codaca se constringit ad studium technologicum et innovationem, evolvit producta excellens pro industria inductorum, et adiuvat evolutionem et applicationem productorum electronicorum.
5- Testa et Verificatio
Pro subsequentibus experimentis et verificationibus, vide: 03- Analysans Designum Primae Fasi Alimentationis Electricae Controlleris Automobilis Qualcomm: Analysis Mensurae Experimentorum de Rendimento .
[Referentia]
1.LM25149-Q1：ti.com.cn/product/cn/LM25149-Q1
2.BUK9K6R2-40E： https://www.nexperia.cn/product/BUK9K6R2-40E