Розшифровка проектування джерела першого етапу живлення контролера домену Qualcomm Automotive: аналіз вимірювань випробувань продуктивності

Швидкий розвиток індустрії транспортних засобів з альтернативними джерелами енергії спричинив вибуховий ріст різноманітних промислових ланцюгів. Інтелектуальність та автономне керування транспортними засобами стали найважливішими напрямками конкурентоспроможності для електромобілів, створюючи нові виклики та можливості для високопродуктивних центральних блоків керування та контролерів доменів, особливо щодо надійності, високої потужності, імпульсних джерел живлення, ЕМС, високої ефективності та низької вартості перетворювачів напруги постійного струму (DC-DC).

Qualcomm, як постачальник контролерів смарт-кабіни, має значну позицію з SA8155 та SA8295. Протиріччя між перехідним струмом, стабільним робочим струмом, ефективністю резервного живлення, вартістю та проектуванням ЕМС у джерелі живлення першого етапу центрального контролера домену SOC (від входу акумулятора до джерела живлення першого етапу перетворення) створюють основний виклик для проектування понижувального джерела живлення BUCK. Як вирішити та збалансувати ці протиріччя — це технічний напрямок спільних зусиль виробників архітектури імпульсних джерел живлення, силових мікросхем, котушок індуктивності, польових транзисторів MOSFET та конденсаторів.

1- Огляд вмісту

У цій статті розглядається проектування джерела живлення першого етапу для центральних контролерів доменів автомобілів із великим динамічним струмом перемикання джерела живлення (100–300%), досліджуються принципи проектування імпульсних джерел живлення постійного струму, включаючи рішення щодо живлення, вибір індуктивностей і конденсаторів та інші методи проектування, а також вирішуються проблеми об'єму, вартості, ефективності та продуктивності з обговоренням практичної реалізації проекту.

У цьому розділі на прикладі контролерів доменів Qualcomm SA8295 досліджується та реалізується тестування та перевірка імпульсного джерела живлення BUCK першого етапу, щоб продемонструвати, чи відповідають результати тестування очікуваному проекту.

Ця серія статей складається з трьох розділів:

01- Розшифровка проектування джерела живлення першого етапу для автомобільних контролерів доменів Qualcomm: проектування та розрахунок джерела живлення

02- Розшифровка проектування джерела живлення першого етапу для автомобільних контролерів доменів Qualcomm: проектування схеми та проектування PCB

03- Розшифровка проектування джерела першого етапу живлення контролера автомобільної доменної системи Qualcomm: аналіз вимірювань тестування продуктивності (Цей розділ)

2- Мета верифікації

Вимоги до перехідного струму SA8295 наступні:

Примітка: для активації NPU потрібне додаткове споживання струму. У цьому проекті не враховано розрахунковий струм NPU (3A+3A).

3- Умови та середовище тестування

3.1 Умови тестування

Температура навколишнього середовища: 25°C (реальна 24–27°C, розрахункова як 25°C)

3.2 Вимірювальні прилади та методи тестування

3.3 Схеми та друкована плата

СХЕМАТИЧНИЙ ЗОБРАЗ

ПКБ

4- Перевірка шляхом тестування

Перевірте продуктивність хвилеподібних коливань, точності напруги, стабільності, підвищення температури та ефективності, які демонструє здатність до стабільного навантаження при різних напругах (9–16 В). У зв’язку з обмеженим місцем виберіть ключові показники продуктивності для тестування та підтвердження.

① Хвилеподібні коливання: Хвилеподібні коливання при різних вхідних напругах і струмах навантаження;

② Точність напруги: Точність вихідної напруги при різних вхідних напругах і струмах навантаження;

③ Здатність до навантаження струму: Тестування кривої напруги вихідного струму, ефективності;

④ Характеристики підвищення температури: Перевірте, чи умови роботи відповідають вимогам.

4.1 Можливості навантаження низької напруги (9,0 В)

4.2 Здатність нормального навантаження за напругою (13,5 В)

4.3 Здатність високовольтного навантаження (16,0 В)

4.4 Випробування на постійний струм

5. Підсумок випробувань

5.1 Результати випробувань

Кілька важливих моментів:

① Основною ціллю проектування є забезпечення вимог до перехідного та стабільного робочого струму. Якщо проектувати виключно за максимальними значеннями, це призведе до зростання вартості та габаритів (зниження щільності проектування друкованої плати), проте насправді немає умов, за яких пристрій стабільно працював би при 18 А;

② Пульсації легко усуваються за допомогою керамічних конденсаторів, всі значення нижче 50 мВ;

③ Електромагніт має чудовий опір постійному струму (DCR) і м’які характеристики насичення за струмом, фактичний вихідний струм — 21 А;

④ Цей дизайн може короткочасно працювати при струмах понад 20 ампер, зберігаючи гарні показники ефективності та підвищення температури в діапазоні 8–12 А.

6- Ключові матеріали, специфікація

7- Вибір індуктора

Як важливий компонент первинного джерела живлення в автомобільних контролерах, ефективність індукторів має вирішальне значення для надійності та ефективності перетворення імпульсних джерел живлення постійного струму. У цьому проектному рішенні використовується формований силовий індуктор CODACA класу автопромисловості VSEB0660-1R0M. Ця серія індукторів характеризується низькими втратами, високою ефективністю, широким діапазоном робочих частот, високою стійкістю до струму насичення, низьким виділенням тепла та високим співвідношенням ціни та якості. Компактна конструкція забезпечує найвищий у галузі рівень потужності, що робить його ідеально придатним для розробки та застосування платформ Qualcomm.