EN
Быстрые ссылки
Быстрое развитие индустрии транспортных средств с новыми источниками энергии привело к взрывному росту в различных отраслевых цепочках. Интеллектуальные технологии и автономное вождение стали наиболее важными направлениями конкурентного преимущества для электромобилей, создавая новые вызовы и возможности для высокоинтегрированных центральных вычислительных модулей и контроллеров доменов, особенно с точки зрения надежности, высокой мощности, импульсных источников питания, ЭМС, высокой эффективности и низкой стоимости DC-DC преобразователей.
Компания Qualcomm, являясь поставщиком контроллеров для интеллектуальной панели управления, занимает важное положение благодаря чипам SA8155 и SA8295. Конфликты между импульсным током, стабильным рабочим током, эффективностью энергопотребления в режиме ожидания, стоимостью и проектированием ЭМС в первичной цепи питания центрального системного контроллера (от входа аккумулятора до первичного преобразователя напряжения) создают серьёзные трудности при разработке понижающего преобразователя (BUCK). Решение и сбалансирование этих конфликтов — это техническое направление, над которым совместно работают производители архитектур импульсных источников питания, микросхем питания, катушек индуктивности, МОП-транзисторов и конденсаторов.
1- Обзор содержания
В данной статье рассматривается проектирование первичного источника питания для автомобильных центральных контроллеров домена с большим динамическим током импульсного источника питания (100–300%), исследуется разработка импульсных источников питания постоянного тока, включая решения по питанию, выбор индуктивности и конденсаторов, а также другие методы проектирования, при этом рассматриваются проблемы, связанные с размерами, стоимостью, эффективностью и производительностью, и обсуждается практическая реализация проекта.
В этой главе в качестве примера рассматриваются контроллеры домена Qualcomm SA8295 для исследования и реализации тестирования и проверки первичного импульсного источника питания BUCK, чтобы продемонстрировать, соответствуют ли результаты испытаний ожидаемому проекту.
Эта серия статей состоит из трех глав:
01 — Расшифровка проектирования первичного источника питания автомобильного контроллера домена Qualcomm: проектирование и расчет источника питания
02 — Расшифровка проектирования первичного источника питания автомобильного контроллера домена Qualcomm: проектирование схемы и проектирование печатной платы
03- Расшифровка проекта источника питания первого этапа для автомобильного контроллера Qualcomm: анализ измерений испытательных характеристик (Эта глава)
2- Цели проверки
Требования к импульсному току SA8295 следующие:
Примечание: для активации NPU требуется дополнительное потребление тока. В данном проекте не учтен токовой дизайн NPU (3A+3A).
3- Условия и среда тестирования
3.1 Условия тестирования
Температура окружающей среды: 25 °C (фактическая 24–27 °C, принимается как 25 °C)
3.2 Испытательные приборы и методы тестирования
3.3 Принципиальные схемы и печатная плата
СХЕМАТИЧЕСКАЯ ДИАГРАММА
ПКБ
4- Проверка посредством испытаний
Проверьте показатели пульсаций, точности напряжения, стабильности, повышения температуры и эффективности, демонстрируемые возможностью работы под постоянной нагрузкой при различных напряжениях (9–16 В). Из-за ограничений по месту выберите ключевые показатели для тестовой проверки.
① Пульсации: Пульсации при различных входных напряжениях и токах нагрузки;
② Точность напряжения: Точность выходного напряжения при различных входных напряжениях и токах нагрузки;
③ Возможности по току нагрузки: Испытание кривой выходного тока, напряжения и эффективности;
④ Характеристики повышения температуры: Проверьте, соответствуют ли рабочие условия требованиям.
4.1 Емкость нагрузки низкого напряжения (9,0 В)
4.2 Номинальная нагрузочная способность по напряжению (13,5 В)
4.3 Способность к работе при повышенном напряжении (16,0 В)
4.4 Испытание на непрерывный ток
5. Обобщение испытаний
5.1 Результаты испытаний
Несколько важных замечаний:
① Основная цель проектирования — удовлетворение требованиям по импульсному и стабильному рабочему току. Если проектировать исключительно по максимальным значениям, это приведёт к росту стоимости и габаритов (снижение плотности разводки на печатной плате), однако на практике отсутствуют условия для устойчивой работы при токе 18 А;
② Пульсации легко подавляются с помощью керамических конденсаторов, все значения ниже 50 мВ;
③ Мощностной дроссель обладает отличными характеристиками по сопротивлению постоянному току (DCR) и плавному насыщению при увеличении тока; фактический выходной ток — 21 А;
④ Данная конструкция может кратковременно работать при токах свыше 20 ампер, сохраняя хорошие показатели КПД и нагрева в диапазоне 8–12 А.
6- Ключевые материалы спецификации
7- Выбор дросселя
Как важный компонент первичного источника питания в автомобильных доменных контроллерах, параметры дросселей имеют решающее значение для надежности и эффективности преобразования импульсных источников питания постоянного тока. В данном проектном решении используется литой силовой дроссель CODACA автомобильного класса VSEB0660-1R0M. Данный тип дросселей отличается низкими потерями, высокой эффективностью, широким диапазоном рабочих частот, высокой стойкостью к току насыщения, низким тепловыделением и высоким соотношением цена/качество. Компактная конструкция обеспечивает отраслевое лидерство по плотности мощности, что делает его идеально подходящим для разработки и применения платформ Qualcomm.