Шинэ энергийн тээврийн хэрэгслийн салбарын хурдан хөгжил нь олон салбарын үйлдвэрлэлийн гинжин дэх өсөлтийг идэвхжүүлсэн. Тээврийн хэрэгслийн оюунлаг болон автоматаар жолоодох боломж нь шинэ энергийн тээврийн хэрэгслүүдийн хамгийн чухал өрсөлдөх чадварын чиглэл болсон бөгөөд маш их интеграцитай төвийн тархи болон домэйны контроллеруудад шинээр гарч ирсэн сорилтууд, боломжуудыг бий болгосон бөгөөд ялангуяа DC-DC импульс цахилгаан хангамжийн найдвартай байдал, өндөр чадлын нягтшил, шүргэлцэх цахилгаан соронзон нөлөөлөл (EMC), өндөр ашигт үйлийн коэффициент, өндөр үнэ цэнийн харьцаа зэрэг асуудлуудад чиглэсэн.
Оюунлаг кокпитийн мужийн хяналтын төхөөрөмжийн нийлүүлэгч болох Qualcomm нь SA8155, SA8295-аар чухал байр эзэлдэг. Төвийн мужийн хяналтын төхөөрөмжийн SOC-ийн гол цахилгаан хангамж (баттерейн оролтоос анхдагч хувиргалт руу)-ийн түр зуурын гүйдэл, тогтвортой ажиллагааны гүйдэл, бэлэн байдлын цахилгаан хэрэглээ, өртөг, инверторын цахилгаан соронзон нийцэл (EMC) зэрэг хоорондын зөрчил нь BUCK цахилгаан хангамжийн загварчлалд том сорилт болдог. Эдгээр зөрчлийг хэрхэн шийдвэрлэж, тэнцвэржүүлэх вэ гэдэг нь инвертерийн цахилгаан хангамжийн бүтэц, цахилгаан чип, ороомог, MOSFET, конденсаторууд хамтран ажиллах техникийн чиглэл юм.
Энэхүү өгүүлэл нь автомашины хэрэглээнд зориулсан төв мужийн удирдлагын төхөөрөмжийн гол цахилгаан хангамжийн дизайн, том динамик түлхэх горимын цахилгаан эх үүсгүүрийн гүйдлийг (100-300%) хослуулан авч үзэж, цахилгаан хангамжийн шийдлүүд, индуктор, конденсатор сонгох аргачлалыг оруулаад DC-DC түлхэх горимын цахилгаан эх үүсгүүрийн загварчлалыг судална. Эзлэх зай, өртөг, үр аш, гүйцэтгэл зэрэг асуудлуудад хариулсан бодитой загварчлалыг хэлэлцэж, хэрэгжүүлнэ.
Энэ өгүүлэл нь Qualcomm компаний SA8295 мужийн удирдлагын төхөөрөмжийг жишээ болгон авч, гол BUCK түлхэх горимын цахилгаан хангамжийн бодитой загварчлалыг судалж, хэрэгжүүлнэ.
Энэхүү өгүүллүүдийн цуврал нь гурван хэсгээс бүрдэнэ (цаашдаа шинэчлэгдэж байна):
01- Qualcomm компанийн автомашины мужийн удирдлагын төхөөрөмжийн анхдагч цахилгаан хангамжийн загварчлалыг тайлбарлах: Цахилгаан хангамжийн загварчлал ба тооцоо (энэ бүлэг)
1- Загварын зорилго ба сорилт
1.1 SA8295-ийн шилжилтийн үеийн гүйдлийн шаардлага
Хүснэгт 1: SA8295 цахилгаан хангамжийн загварчлалын шаардлага
1.2 SA8295-ийн хүлээгээд буй цахилгаан гүйдлийн шаардлага
Qualcomm SOC 3.3V цахилгаан эх үүсгэврийн хүлээгээд буй цахилгаан хэрэглээ нь 4-7.5мА (санах ойн өөрөө шинэчлэх цахилгаан хэрэглээг орлуулна), хүлээгээснээ босох горимыг дэмждэг.
Төвийн тархи (Кабины домэйны хяналтын төхөөрөмж) нийт багцын гүйдэл 7-10mA (13.5V), 4G/5G модуль тусдаа 4-5mA хэрэглэдэг, Qualcomm SA8295-ийн одоогийн 13.5V 3mA (40mW) эсвэл бага.
1.3 Гурван сорилт
1.3.1 Сорилтууд 1: Qualcomm домэйны хяналтын төхөөрөмж SA8295-ийн цахилгаан хангамжийн гүйдлийн гаралт
Их түр зуурын гүйдэл, 3.3V, 18 ампер (0.1ms), 0.1ms нь DC-DC хувиргагчийн цахилгаан хангамжийн хувьд аль хэдийн урт хугацааны тогтвортой гаралт юм. Индукцийн ороомогт суурилсан buck цахилгаан хангамжийг тогтвортой 18 амперийн гаралттай байхаар зохион бүтээх шаардлагатай.
1.3.2 Сорилтууд 2: Өндөр чанартай домэйны хяналтын төхөөрөмж SA8295-ийн цахилгаан хангамжийн динамик
SA8295 домэйны хяналтын төхөөрөмжийн тогтвортой ажиллагааны гүйдэл 5-9 ампер бөгөөд индукцийн ороомогт (ороомгийн хэмжээ, өртөг, давтамжийн хувьд хувь харьцаа нь нэрлэсэн гүйдэлтэй урвуу хамааралтай) тогтвортой ажиллагааны гүйдлийн ялгаа 300%-иас их байхад томоохон зөрчил үүсгэдэг.
1.3.3 Сорилтууд 3: Өндөр чанартай домэйны хяналтын төхөөрөмж SA8295-ийн цахилгаан хангамжийн бага чадлын үр дүнтэй ажиллагаа
70% ашигт үйлдлийн коэффициент бүхий 13.5V 3mA-д зориулсан хадгалалтын горимын цахилгаан эрчим хүчний хэрэглээ нь цахилгаан хангамжийн хяналтын бүтэц болон индукторын сонголтын загварчлалд томоохон даралт учруулдаг.
Энэхүү загварчлал нь хамгийн их SA8295 гол buck цахилгаан хангамжийн загварчлалын дээр суурилсан бөгөөд шилжилтийн цахилгаан хангамж болон DC-DC технологийн шийдлийн үндсэн хэцүү бодлогуудыг судалдаг.
2- Шийдлийн сонголтын харьцуулалт
2.1 Qualcomm SA8295 мужийн удирдах цахилгаан техникийн шаардлага
Хүснэгт 2-т үзүүлсэн байна:
Хүснэгт 2: Qualcomm SA8295 цахилгаан хангамжийн загварчлалын техникийн шаардлага
2.2 Загварчлалын схем болон техникийн баримт бичиг
MPQ2918, MPQ2930, LM25141-Q1, MAX20098, LTC7803, LM25149-Q1 гэх мэт бүгд загварчлалын шаардлагыг хангаж чадна. Энэ төслөөр төвийн тархины мужийн хяналтын төхөөрөмжийн гол цахилгаан хангамжийн схемийн хувьд LM25149-Q1-ийг сонгосон.
2.2.1 Албан ёсны LM25149-Q1 хаяг:
https://www.ti.com.cn/product/cn/LM25149-Q1?keyMatch=LM25149-Q1
Хүснэгт 3: LM25149-Q1 загварчлалын туслах материал
2.2.2 LM25149-Q1 техникийн үзүүлэлт:
2.2.3 LM25149-Q1 хөгжүүлэлтийн самбар:
LM25149-Q1 EVM Хэрэглэгчийн гарын авлага (Rev. A) (ti.com.cn)
2.2.4 Идэвхитэй шүүлтийн тогтвортой байдал болон ажиллагаа:
Идэвхитэй EMI шүүлтүүдийн тогтвортой байдал болон ажиллагааг хангахын тулд яаж хийх вэ? (ti.com.cn)
2.2.5 LM5149-LM25149 Загварын хэрэгслүүд :
LM5149-LM25149DESIGN-CALC Тооцооллын програм | TI.com
3- Тогтвортой BUCK цахилгаан эх үүсгүүрийн загварчлал болон тооцоолол
3.1 LM25149-ийн гол техникийн үзүүлэлтүүд болон загварчлалын параметрүүд
Хүснэгт 4: Qualcomm SA8295 цахилгаан хангамжийн загварчлалын техникийн шаардлагууд
Үр ашиг
Идэвхтэй EMI фильтрүүд
EMI шалгалт
Танилцуулгын загварын схем
Танилцуулгын загварын шийдлийн үнэлгээний самбар
3.2 LM25149 Синхрон BUCK индукторын сонголтын бодолт
3.2.1 Синхрон BUCK хувьсгалтанд суурилсан цахилгаан эрчим хүчний тооцооллын томъёо:
Хүснэгт 5: Зэрэгцээ BUCK цахилгаан хангамжийн загварын тооцооны томъёо
3.3 Хамгийн бага индукцит вэний тооцоо
(Тооцооны томъёо, Хүснэгт 5-г үзэх)
Хүснэгт 6: Хамгийн бага индукцит вэний тооцооны муруйн диаграмм (∆I=0.3)
Хүснэгт 7: Хамгийн бага индукцлэлийн тооцоо
3.3.1 Индукцит вэний тооцооны өгөгдлийн дүгнэлт:
① Хэрэв загвар нь 6-20A (AI=0.3 тооцоолол) хүрээг хамарч, 16V оролт, 6A гаралттай бол индукцит вэ 0.69μH-с их байх ёстой.
② Шитшигч цахилгаан эх үүсгүүрийн индукцлэлийн Lmin онолын тооцоо: ≥ 0.69μH (онолын);
③ Бодит загварын сонголт болон индукцит вэний дутагдал ±20%-ийг тооцож, 0.82μH ба 1.0μH-г хамгийн тохиромжтой загварын утга гэж үзнэ (индукцит вэний утгыг ихэсгэх нь индукторын хэмжээ, өртөгийг нэмэгдүүлж, SRF-ийг бууруулна).
3.4 Индукторын гүйдлийн тооцоо
(Томъёо: Хүснэгт 5, зүйлс 1 ба 2-г үзэх)
Хүснэгт 8: 0.82μH индукторын гүйдлийн тооцоо
Хүснэгт 9: 1.0μH индукторын гүйдлийн тооцоо
3.4.1 Онолын тооцоогоор индукторын хэт ачааллын гүйдэл ≥ 20.76A, дундаж утга нь 21A:
Хүснэгт 10: Индукторын техникийн үзүүлэлт
4- Гүйлгээрийн цахилгаан хангамжийн индуктор сонгох
Хүснэгт 11: Оролтын сонголт
4.1 LM25149-ийн гүйдлийн сэмплчлэгч эсэргүүцлийн тооцоо
Хүснэгт 12: Гүйдлийн сэмплчлэгч эсэргүүцлийн онолын тооцоо
Хүснэгт 13: Гүйдлийн сэмплчлэгч эсэргүүцлийн сонголт
4.2 Синхрон BUCK гүйлгээрийн цахилгаан хангамжийн гаралтын конденсаторын тооцоо
(Гаралтын конденсаторын тооцоо: Хүснэгт 5-ын тэгшитгэлд хандах)
Хүснэгт 14: Синхрон BUCK гүйлгээрийн цахилгаан хангамжийн гаралтын конденсаторын тооцоо
Зэрэгцээ бак схемийн цахилгаан хангамжийн төхөөрөмжийн загварчлалд оролт, гаралтын шүүлтүүрийн конденсаторын үзүүлэлт, хэмжээ болон өртөгийн хооронд тэнцвэрийг олох шаардлага гардаг. Конденсаторын техникийн үзүүлэлтийг тодорхой нөхцөлд шалгадаг бөгөөд шалгалтын явцад хэмжилтийн багаж хэрэгслийн ялгаа нь ижил техникийн үзүүлэлттэй ч 10–50%-ийн зөрүү үүсгэж болзошгүй. Эцсийн дүнд хүрэх загварчлалыг шинжлэх ухааны зарчимд суурилан шалгаж, тохируулах процессын замаар баталгаажуулах шаардлагатай (цор ганц тохиромжтой шийдэл байдаггүй; зөвхөн тухайн хэрэглээнд нийцсэн схемийг сонгох боломжтой).
Түлхүүрлэгч конденсатор дараах шаардлагыг хангасан байх ёстой: Багтаамж ≥ 320uF (давхарга цэнэглэгдэх шаардлага), керамик конденсаторын багтаамж 2.435uF-аас их байх ёстой (үндсэн нөхцөл биш, шаардлагыг хангаад хангалттай).
Хүснэгт 15: Гүйлгээний цахилгаан хангамжийн гаралтын шүүлтүүрийн конденсаторын загваруудыг сонгох нь зөвлөмжит
Хүснэгт 16: Гүйлгээний цахилгаан хангамжийн гаралтын шүүлтүүрийн конденсаторын загварчлал
4.3 LM25149 цахилгаан хангамжийн нэгжийн оролтын конденсаторын тооцоо
4.3.1 Оролтын багтаамжийн тооцоолол
Хүснэгт 17: Шилжилтийн цахилгаан хангамжийн оролтын шүүлтүүрийн конденсаторын тооцоо
Хүснэгт 18: Шилжилтийн цахилгаан хангамжийн гаралтын шүүлтүүрийн сонголт
4.4 LM25149 Mosfet-ийн сонголтын тооцоолол
4.4.1 MOSFET-ийн тооцоо
LM25149-ийн техникийн үзүүлэлтийн хуудас олон тооцоо болон сонголтын бодлогыг агуулдаггүй. QG-ийн тооцоо ба сонголт нь туршлагын үнэлгээ, урвуу дүгнэлтэд үндэслэсэн байдаг. Тооцооны үр дүн нь 4.5-5.0B Vgs ба ≤22nC утгыг зааж өгч байна. Тооцооны явцыг доорх хүснэгтэд харуулсан. Миллерийн платформыг 2-3B (ойролцоогоор 3B ч гэсэн зөвшөөрөгдөнө) гэж сонгосон бөгөөд Rdson-ийг ≤8мОм гэж авсан.
Хүснэгт 19: Mosfet-ийн сонголт ба тооцоолол
4.5 Mosfet-ийн сонголтын зөвлөмж
Хүснэгт 20: Mosfet-ийн сонголтын загварууд
4.6 LM25149 FB ба Нохцуулгын тооцоолол
Хүснэгт 21: FB болон компенсацын бодох тооцоо
4.7 LM25149 EMC Загварчлалын Тооцоо
Илүү их задлан шинжилгээ хийхгүйгээр техникийн шаардлагад хандаарай.
5- Загварын дүгнэлт
lM25149 BUCK Цахилгаан Хангамжийн Загварчлал ба Сонголтын Дүгнэлт
Хүснэгт 22: Загвар ба сонголтын дүгнэлт
шийдлийн Дүгнэлт
Зэрэгцээ түлхүүрт цахилгаан хангамжийн ажиллагаа болон үр ашгийг олон хүчин зүйлс нөлөөлдөг. Ажиллагаа болон техникийн үзүүлэлтүүд нь практик хүчин зүйлсийг харгалзан бодох шаардлагатай. Энэ бүлэг нь практик загварчлалын тулд онолын заагч болон онолын тооцоог хэрэглэнэ. Загварчлалын ажиллагаа болон техникийн үзүүлэлтүүд нь бүрэлдэхүүн хэсгийн ажиллагаа, ашиглах нөхцөл, байршил гэх мэттэй шууд холбоотой бөгөөд энгийн бус шалгалт, баталгаажуулалтыг шаарддаг.
Qualcomm платформын домэйны контроллерүүдийн хувьд синхрон бак цахилгаан хангамжийн загвар нь контроллерийн загварчлалын тал дээрх хэцүү асуудал бөгөөд үйлдэл, хэмжээ болон өртгийн хооронд тэнцвэрийг шаарддаг. CODACA нь цахилгаан ороомог, ерөнхий горимын боолтуудыг өөрсдийн судалгаа, загварчлалын үндсэн дээр хөгжүүлэхэд анхаарч ажилладаг. CSEB0660-1R0M нь Qualcomm платформын хөгжүүлэлт, хэрэглээнд тохиромжтой бөгөөд өндөр үр өгөөж, цахилгаан гүйдлийн хэт хурдлах чадвард тэсвэрт чадал, бага дулаан ялгаруулалт, мөн салбарын урд түрүүнд байгаа харьцаагаар давуу талтай. CODACA нь технологийн судалгаа, шинэлэг бүтээлд зоригоор идэвхтэй ажиллаж, ороомгийн салбарт гайхалтай бүтээгдэхүүнүүдийг хөгжүүлж, электрон бүтээгдэхүүний хөгжил, хэрэглээнд хувь нэмрээ оруулж байна.
EN