Decodificação do Projeto da Fonte de Alimentação Primária do Controlador de Domínio Automotivo Qualcomm: Análise de Medição de Teste de Desempenho

O rápido desenvolvimento da indústria de veículos de nova energia impulsionou um crescimento explosivo em várias cadeias industriais. A inteligência veicular e a condução autônoma tornaram-se as direções mais críticas de vantagem competitiva para veículos de nova energia, trazendo novos desafios e oportunidades para cérebros centrais altamente integrados e controladores de domínio, especialmente em termos de confiabilidade, alta densidade de potência, fonte chaveada, CEM, alta eficiência e baixo custo das fontes DC-DC.

A Qualcomm, como fornecedora de controladores de domínio para cabine inteligente, detém uma posição significativa com os modelos SA8155 e SA8295. Os conflitos entre corrente transitória, corrente operacional estável, eficiência de energia em modo de espera, custo e projeto EMC na fonte de alimentação de primeira etapa do SoC do controlador de domínio central (da entrada da bateria até a fonte de conversão de primeira etapa) representam um grande desafio para o projeto de fontes BUCK. Como abordar e equilibrar esses conflitos é a direção técnica para esforços conjuntos dos fabricantes de arquitetura de fontes chaveadas, circuitos integrados de potência, indutores, MOSFETs e capacitores.

1- Visão Geral do Conteúdo

Este artigo aborda o projeto da fonte de alimentação de primeira etapa para controladores de domínio central automotivos com corrente de alimentação chaveada de grande variação dinâmica (100-300%), explorando o projeto de fontes chaveadas DC-DC, incluindo soluções de alimentação, seleção de indutores e capacitores e outros métodos de projeto, além de enfrentar desafios relacionados a volume, custo, eficiência e desempenho, discutindo também o projeto de implementação prática.

Este capítulo utiliza os controladores de domínio Qualcomm SA8295 como exemplo para explorar e implementar testes e validações da fonte de alimentação chaveada BUCK de primeira etapa, demonstrando se os resultados dos testes atendem ao projeto esperado.

Esta série de artigos é composta por três capítulos:

01 - Decodificando o Projeto da Fonte de Alimentação de Primeira Etapa do Controlador de Domínio Automotivo Qualcomm: Projeto e Cálculo da Fonte de Alimentação

02 - Decodificando o Projeto da Fonte de Alimentação de Primeira Etapa do Controlador de Domínio Automotivo Qualcomm: Projeto Esquemático e Projeto de PCB

03- Decodificação do Projeto da Fonte de Alimentação Primária do Controlador de Domínio Automotivo Qualcomm: Análise de Medição de Teste de Desempenho (Este Capítulo)

2- Objetivos de Verificação

Os requisitos de corrente transitória do SA8295 são os seguintes:

Observação: A ativação da NPU requer consumo adicional de corrente. Este projeto não inclui a corrente de projeto da NPU (3A+3A).

3- Ambiente e Condições de Teste

3.1 Condições de Teste

Temperatura ambiente: 25°C (real 24-27°C, calculado como 25°C)

3.2 Instrumentos de Teste e Métodos de Teste

3.3 Esquemáticos e PCB

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

Circuito de circuito

4- Validação de Teste

Verifique o desempenho de ondulação, precisão de tensão, estabilidade, elevação de temperatura e eficiência exibidos pela capacidade de carga em regime permanente em diferentes tensões (9-16V). Limitado pelo espaço, selecione indicadores-chave de desempenho para validação por teste.

① Ondulação: Ondulação sob diferentes tensões de entrada e correntes de carga;

② Precisão de Tensão: Precisão da tensão de saída sob diferentes tensões de entrada e correntes de carga;

③ Capacidade de Corrente de Carga: Teste da curva de tensão de corrente de saída e eficiência;

④ Características de Elevação de Temperatura: Verifique se as condições operacionais atendem aos requisitos.

4.1 Capacidade de carga de baixa tensão (9,0 V)

4.2 Capacidade de Carga de Tensão Normal (13,5 V)

4.3 Capacidade de Carga de Alta Tensão (16,0 V)

4.4 Teste de Corrente Contínua

5. Resumo do Teste

5.1 Resultados do Teste

Vários pontos dignos de nota:

①O objetivo principal do projeto é atender aos requisitos de corrente transitória e de corrente operacional estável. Se fosse projetado inteiramente com base nos valores máximos, os custos e o volume aumentariam (reduzindo a densidade de projeto da PCB), mas na realidade, não existe uma condição em que opere de forma estável em 18 A;

②O ripple é facilmente atendido com capacitores cerâmicos, todos abaixo de 50 mV;

③O indutor de potência possui excelentes características de DCR e saturação suave de corrente, com corrente de saída real de 21 A;

④Este projeto pode operar acima de 20 amperes por curtos períodos, mantendo bons níveis de eficiência e elevação de temperatura entre 8-12 A.

6- Lista de Materiais Principal

7- Seleção do Indutor

Como componente importante da fonte de alimentação de primeira estágio em controladores domínio automotivos, o desempenho dos indutores é crucial para a confiabilidade e eficiência de conversão das fontes chaveadas DC-DC. Nesta solução de projeto, adota-se o Indutor de Potência Moldado automotivo CODACA VSEB0660-1R0M. Esta série de indutores apresenta baixa perda, alta eficiência, ampla faixa de frequência de aplicação, forte resistência à corrente de saturação, baixa geração de calor e alto custo-benefício. O design fino possui densidade de potência líder no setor, tornando-o altamente adequado para o desenvolvimento e aplicação das plataformas Qualcomm.