EN
SZYBKI DOSTĘP
Szybki rozwój przemysłu pojazdów napędzanych energią nowej generacji napędza eksplozję wzrostu w różnych łańcuchach przemysłowych. Inteligentne pojazdy i jazda autonomiczna stały się najważniejszymi kierunkami konkurencyjności dla pojazdów elektrycznych, co stwarza nowe wyzwania i możliwości dla wysoko zintegrowanych centralnych jednostek obliczeniowych i sterowników domenowych, szczególnie pod względem niezawodności, gęstości mocy, zasilaczy impulsowych, EMC, wysokiej sprawności oraz niskich kosztów zasilaczy DC-DC.
Qualcomm, jako dostawca kontrolerów dziedzinowych kokpitu inteligentnego, zajmuje znaczącą pozycję dzięki układom SA8155 i SA8295. Konflikty pomiędzy prądem chwilowym, prądem roboczym, wydajnością energetyczną w trybie czuwania, kosztem oraz projektem EMC w zasilaczu pierwszego etapu SOC centralnego kontrolera dziedzinowego (od wejścia baterii do zasilania konwersji pierwszego etapu) stanowią duże wyzwanie dla projektowania zasilaczy typu BUCK. Jak rozwiązać i zrównoważyć te konflikty to kierunek techniczny wspólnych działań producentów architektur zasilaczy impulsowych, chipów zasilających, dławików, tranzystorów MOSFET oraz kondensatorów.
1- Przegląd treści
Ten artykuł koncentruje się na projektowaniu zasilania pierwszego etapu dla centralnych sterowników domenowych w pojazdach, charakteryzujących się dużym prądem dynamicznego przełączania (100–300%), omawiając projektowanie przełączalnych zasilaczy DC-DC, w tym rozwiązania zasilające, dobór dławików i kondensatorów oraz inne metody projektowe, jednocześnie poruszając wyzwania związane z objętością, kosztem, sprawnością i wydajnością oraz omawiając praktyczne aspekty realizacji projektu.
W tym rozdziale, na przykładzie sterowników domenowych Qualcomm SA8295, omówiono testowanie i weryfikację pierwszego etapu zasilacza przełączalnego typu BUCK, aby zademonstrować, czy wyniki testów spełniają oczekiwane założenia projektowe.
Cykl ten składa się z trzech rozdziałów:
01 – Analiza projektu zasilania pierwszego etapu sterownika domenowego Qualcomm: Projekt i obliczenia zasilania
02 – Analiza projektu zasilania pierwszego etapu sterownika domenowego Qualcomm: Projekt schematu i płytki PCB
03 - Odkodowanie projektu zasilania pierwszego etapu sterownika domenowego Qualcomm Automotive: Analiza pomiarów testów wydajności (ten rozdział)
2 - Cele weryfikacji
Wymagania dotyczące prądu chwilowego SA8295 są następujące:
Uwaga: Aktywacja NPU wymaga dodatkowego poboru prądu. Projekt ten nie obejmuje prądu projektowego NPU (3A+3A).
3 - Środowisko i warunki testowe
3.1 Warunki testowe
Temperatura otoczenia: 25°C (rzeczywista 24-27°C, przyjęta jako 25°C)
3.2 Przyrządy pomiarowe i metody testowania
3.3 Schematy i płyta PCB
Schematyczny diagram
Płytka krążkowa
4 - Weryfikacja testowa
Sprawdź wydajność tętnienia, dokładności napięcia, stabilności, wzrostu temperatury i sprawności wykazywanej przez zdolność obciążenia w stanie ustalonym przy różnych napięciach (9-16 V). Ze względu na ograniczoną przestrzeń wybierz kluczowe wskaźniki wydajności do weryfikacji testowej.
① Tętnienie: Tętnienie przy różnych napięciach wejściowych i prądach obciążenia;
② Dokładność napięcia: Dokładność napięcia wyjściowego przy różnych napięciach wejściowych i prądach obciążenia;
③ Zdolność prądowa obciążenia: Testowanie krzywej napięcia prądu wyjściowego i sprawności;
④ Właściwości wzrostu temperatury: Sprawdź, czy warunki pracy spełniają wymagania.
4.1 Pojemność obciążenia niskim napięciem (9,0 V)
4.2 Normalna zdolność obciążenia napięciem (13,5 V)
4.3 Zdolność obciążenia wysokim napięciem (16,0 V)
4.4 Test prądu ciągłego
5. Podsumowanie testu
5.1 Wyniki testów
Kilka godnych uwagi punktów:
①Głównym celem projektu jest spełnienie wymagań dotyczących prądu chwilowego i stabilnego prądu pracy. Gdyby projekt został wykonany całkowicie zgodnie z wartościami maksymalnymi, koszty i objętość wzrosłyby (zmniejszona gęstość projektowania płytki PCB), jednak w rzeczywistości nie występuje taki warunek, w którym urządzenie pracuje stabilnie przy 18 A;
②Tętnienia są łatwo osiągane za pomocą kondensatorów ceramicznych, wszystkie poniżej 50 mV;
③Dławik zasilania charakteryzuje się doskonałym DCR i miękkimi cechami nasycenia prądowego, rzeczywisty prąd wyjściowy to 21 A;
④Ten projekt może pracować przez krótki czas powyżej 20 amperów, zachowując dobre poziomy sprawności i wzrostu temperatury przy 8–12 A.
6- Kluczowe materiały Bom
7- Dobór dławika
Jako ważny komponent zasilacza pierwszego stopnia w kontrolerach domenowych samochodowych, parametry dławików są kluczowe dla niezawodności i sprawności konwersji zasilaczy impulsowych DC-DC. W tym rozwiązaniu projektowym zastosowano dławik masywny do zastosowań motoryzacyjnych CODACA VSEB0660-1R0M. Ta seria dławików charakteryzuje się niskimi stratami, wysoką efektywnością, szerokim zakresem częstotliwości pracy, dużą odpornością na prąd nasycenia, niskim wydzielaniem ciepła oraz wysokim współczynnikiem jakości do ceny. Konstrukcja płaska cechuje się najwyższą w branży gęstością mocy, co czyni ją szczególnie odpowiednią dla rozwoju i zastosowań na platformach Qualcomm.