EN
Snelle koppelingen
De snelle ontwikkeling van de nieuwe-energie-voertuigindustrie heeft een explosieve groei doen ontstaan in diverse industriële ketens. Voertuigintelligentie en autonoom rijden zijn uitgegroeid tot de meest cruciale concurrentievoordelen voor nieuwe-energie-voertuigen, wat nieuwe uitdagingen en kansen oplevert voor sterk geïntegreerde centrale breinen en domeincontrollers, met name op het gebied van betrouwbaarheid, hoog vermogensdichtheid, schakelende voeding, EMC, hoge efficiëntie en lage kosten van DC-DC-voedingen.
Qualcomm, als leverancier van slimme cockpit domeincontrollers, neemt een belangrijke positie in met SA8155 en SA8295. De conflicten tussen transiënte stroom, stabiele bedrijfsstroom, stand-by vermogensefficiëntie, kosten en EMC-ontwerp in de eerste trap voeding van de centrale domeincontroller SOC (van accu-ingang naar eerste trap omzettingsvoeding) vormen een grote uitdaging voor het ontwerp van BUCK-voedingen. Hoe deze conflicten aan te pakken en in balans te brengen, is de technische richting waarbinnen fabrikanten van schakelvoedingarchitecturen, vermogenelektronica-chips, spoelen, MOSFETs en condensatoren gezamenlijk moeten samenwerken.
1- Inhoudsoverzicht
Dit artikel richt zich op het ontwerp van de voeding in eerste fase voor automotive centrale domeincontrollers met een groot dynamisch schakelend vermogen (100-300%), waarbij wordt ingegaan op het ontwerp van DC-DC-schakelvoedingen, inclusief voedingsoplossingen, keuze van spoelen en condensatoren en andere ontwerpmethoden, terwijl tegelijkertijd wordt ingegaan op uitdagingen op het gebied van volume, kosten, efficiëntie en prestaties, en de praktische implementatie van het ontwerp besproken wordt.
In dit hoofdstuk wordt, aan de hand van Qualcomm SA8295-domeincontrollers als voorbeeld, de test en validatie van de eerste trap BUCK-schakelvoeding verkend en geïmplementeerd, om te demonstreren of de testresultaten voldoen aan het verwachte ontwerp.
Deze artikelenserie bestaat uit drie hoofdstukken:
01- Ontcijfering van het ontwerp van de eerste trap voeding voor Qualcomm Automotive Domeincontroller: Voedingsontwerp en berekening
02- Ontcijfering van het ontwerp van de eerste trap voeding voor Qualcomm Automotive Domeincontroller: Schema-ontwerp en PCB-ontwerp
03 - Decoderen van het ontwerp van de voeding in de eerste fase van de Qualcomm Automotive Domain Controller: Analyse van prestatietestmetingen (Dit hoofdstuk)
2 - Verificatiedoelen
De stroompiekvereisten van de SA8295 zijn als volgt:
Opmerking: Voor activering van de NPU is extra stroomverbruik nodig. Dit ontwerp omvat de ontwerpstroom voor de NPU (3A+3A) niet.
3 - Testomgeving en -voorwaarden
3.1 Testvoorwaarden
Omgevingstemperatuur: 25 °C (daadwerkelijk 24-27 °C, berekend als 25 °C)
3.2 Testinstrumenten en testmethoden
3.3 Schema's en PCB
SCHEMATISCHE TEKENING
PCB's
4 - Testvalidatie
Controleer de prestaties van rimpel, voltage nauwkeurigheid, stabiliteit, temperatuurstijging en efficiëntie die worden vertoond door de stationaire belastingscapaciteit bij verschillende spanningen (9-16V). Vanwege beperkte ruimte worden sleutelkentallen geselecteerd voor testvalidatie.
① Rimpel: Rimpel bij verschillende ingangsspanningen en belastingsstromen;
② Voltage Nauwkeurigheid: Uitgangsspanningsnauwkeurigheid bij verschillende ingangsspanningen en belastingsstromen;
③ Belastingsstroomcapaciteit: Testen van uitgangsstroomspanning en efficiëntiecurve;
④ Temperatuurstijgingseigenschappen: Controleer of de bedrijfsomstandigheden voldoen aan de eisen.
4.1 Laagspanningsbelastingscapaciteit (9,0 V)
4.2 Normale Voltage Lastcapaciteit (13,5 V)
4.3 Hoogspanningslastcapaciteit (16,0 V)
4.4 Continu Stroomtest
5. Testoverzicht
5.1 Testresultaten
Enkele opmerkelijke punten:
①Het kerndoel van het ontwerp is om te voldoen aan de eisen voor stroompieken en stabiele bedrijfsstroom. Indien volledig ontworpen op basis van maximale waarden, zouden kosten en volume toenemen (verlaagde PCB-ontwerpdichtheid), maar in werkelijkheid komt er geen situatie voor waarin het stabiel werkt bij 18 A;
②Ripple wordt gemakkelijk gehaald met keramische condensatoren, alle onder 50 mV;
③De vermogensspoel heeft uitstekende DCR- en stroomzachtsaturatie-eigenschappen, daadwerkelijke uitgangsstroom van 21 A;
④Dit ontwerp kan gedurende korte periodes boven de 20 ampère werken en behoudt goede niveaus van efficiëntie en temperatuurstijging bij 8-12 A.
6- Belangrijkste materialenlijst
7- Keuze van de spoel
Als een belangrijke component van de voeding in eerste trap in automotive domeincontrollers, is de prestatie van spoelen van cruciaal belang voor de betrouwbaarheid en omzettingsefficiëntie van DC-DC-schakelvoedingen. In deze ontwerpoplossing wordt de CODACA automotive-grade gegoten vermogensspoel VSEB0660-1R0M gebruikt. Deze serie spoelen kenmerkt zich door weinig verlies, hoge efficiëntie, breed toepassingsfrequentiebereik, sterke weerstand tegen verzadigingsstroom, weinig warmteontwikkeling en een hoog prijs-prestatieverhouding. Het slanke ontwerp biedt een marktleidende vermogensdichtheid, waardoor het zeer geschikt is voor de ontwikkeling en toepassing van Qualcomm-platforms.