Yangi energiya transport vositalari sanoatining tez rivojlanishi barcha sanoat zanjirlarida portlovchi o'sishga olib keldi, avtomobillarning intellektualligi, avtonom haydash yangi energiya transport vositalari yo'nalishining eng muhim asosiy raqobat qobiliyatiga aylandi, shu bilan birga yuqori integratsiyalangan markaziy miya va domen kontrollerlariga yangi qiyinchiliklar va imkoniyatlarni olib keldi. DC-DC kalit quvvat manbalarining ishonchliligi, yuqori quvvat zichligi, kalit quvvat manbasi EMC, yuqori samaradorlik, narxga nisbatan sifatli yangi imkoniyatlar va qiyinchiliklarga olib keldi.
Intelligent cockpit sohalarini boshqaruvchi sifatida yetkazib beruvchi Qualcomm, SA8155 va SA8295 nazorat qiluvchi mikrosxemalar to'plami muhim o'rinni egallaydi. Markaziy domen boshqaruv SOC darajasi 1 elektr ta'minoti (batareya kirishidan o'tkazilgan elektr ta'minoti) o'tish jarayonidagi tok, barqaror ishchi tok, kutish rejimi samaradorligi, narx, kalitlanuvchi elektr ta'minoti EMC dizayni o'rtasidagi ziddiyatlar BUCK elektr ta'minoti loyihalash uchun katta qiyinchiliklarga sabab bo'lmoqda. Bu ziddiyatlarni qanday hal etish hamda muvozanatni saqlash - bu kalitlanuvchi elektr ta'minoti arxitekturasi, elektr ta'minoti mikrosxemasi, drossel, Mosfet, kondansator texnik yo'nalishlarini birgalikda belgilaydi.
Ushbu maqola katta dinamik kalitli oqim manbaini (100-300%) avtomobil markaziy domenini boshqarishning 1-darajali quvvat ta'minoti loyihalash bilan birlashtirib, DC-DC kalitli quvvat manbaini loyihalashni, jumladan, quvvat manbaini sxemasi, induktor, kondensator tanlash va boshqa loyihalash usullarini o'z ichiga olgan holda tahlil qiladi; hajm, narx, foydali ishlatish darajasi, samaradorlik, ishlash qiyinchiliklarini hisobga olgan holda o'rganish va amaliyotda qo'llashni nazarda tutadi.
Ushbu maqolada Qualcomm SA8295 domen boshqaruvchisidan foydalangan holda bir bosqichli BUCK kalitlanuvchi elektr ta'minoti haqiqiy dunyo dizaynini o'rganish va amalga oshirish ko'rib chiqiladi.
Ushbu maqola seriyasiga uchta seriya kiradi (kelasi yillarda doimiy ravishda yangilanadi):
01- Qualcomm avtomobil domen boshqaruvchisi darajasi 1 elektr ta'minoti dizaynini tahlil qilish: Elektr ta'minoti dizayni va hisoblash (ushbu bob)
02- Qualcomm avtomobillar domen kontrolleri darajasi 1 quvvat taminoti loyihasini ochib berish: sxema loyihalash va PCB loyihalash
03- Qualcomm avtomobillar domen kontrolleri darajasi 1 quvvat taminoti loyihasini oshkor etish: ishlash sinovi o'lchash tahlili
1- Loyiha maqsadlari va qiyinchiliklar
1.1 SA8295 o'tish tok talablari
Jadval 1: SA8295 quvvat manbai loyihasi talablari
1.2 SA8295 kutish tok talablari
Qualcomm SOC 3,3V quvvat manbaini 4-7,5 mA ichida (xotira o'z-o'zidan yangilash quvvati hisobiga) saqlash, kutish holatidan chiqishni qo'llab-quvvatlash.
Markaziy miya (kabina domeni nazoratchisi) butun avtomobil umumiy joriy byudjeti 7-10 mA (13,5 V), 4G/5G moduli alohida iste'mol 4-5 mA, Qualcomm SA8295 tok 13,5 V 3 mA (40 mVt) ichida.
1.3 Uchta qiyinchilik
1.3.1 Qualcomm Domen boshqaruvi SA8295 Kalit quvvat manbaini chiqish toki bo'yicha qiyinchilik 1:
Katta o'tish tokining 3,3V, 18A (0,1ms), DC-DC kalitlanuvchi quvvat manbalarida allaqachon uzoq muddatli barqaror holatga ega bo'lib, 18A barqaror chiqishiga qarab tushiruvchi quvvat manbasini loyihalash kerak.
1.3.2 Qualcomm domen nazorati SA8295 kalitlanuvchi quvvat manbasi yuqori tok dinamik qiyinchiliklari 2:
SA8295 domen nazorati barqaror ishlab chiqarish tokining 5-9 amper chegarasida bo'lishi, bu esa kalitlanuvchi quvvat manbalaridagi induktivlikni (induktivlik hajmi bilan tok kattaligi teskari proportsional) barqaror ishlash tokidan 300% farq qiluvchi hajm, narx, chastotaning katta ziddiyatlarini tanlashda qiyinchoqlik tug'diradi.
1.3.3 Qualcomm domen nazorati SA8295 kalitlanuvchi quvvat manbasi past quvvat foydalanish qiyinchiliklari 3:
Standby quvvat iste'moli uchun 13,5V 3mA iste'mol quvvati 70% ga yetkazish kerak bo'lib, bu quvvat nazoratchisi arxitekturasi hamda induktivlik tanlash loyihalashda ham katta qiyinchilik tug'diradi.
Bu loyiha SA8295 bir darajali Buck elektr ta'minoti loyihasiga asoslangan bo'lib, kalitli elektr ta'minoti va DC-DC texnologiya yechimlarining asosiy qiyinchiliklarini o'rganishga qaratilgan.
2- Dasturlar tanlovi taqqoslash
2.1 Qualcomm SA8295 soha boshqaruvi uchun elektr ta'minoti texnik talablari
Jadval 2da ko'rsatilgandek:
Jadval 2: Qualcomm SA8295 elektr ta'minoti loyihalash belgilari talablari
2.2 Dastur loyihasi va texnik ma'lumotlar
MPQ2918, MPQ2930, LM25141-Q1, MAX20098, LTC7803 va LM25149-Q1 loyihalash talablarini qondiradi. Bu loyihada LM25149-Q1 markaziy miya domen kontrolleri uchun dastlabki daraja elektr ta'minoti sifatida tanlangan.
2.2.1 LM25149-Q1 rasmiy manzili:
https://www.ti.com.cn/product/cn/LM25149-Q1?keyMatch=LM25149-Q1
Jadval 3: LM25149-Q1 loyihalash uchun referatlar
2.2.2 LM25149-Q1 Datasheet:
2.2.3 LM25149-Q1 ishlab chiqish taxtasi:
LM25149-Q1 EVM Foydalanuvchi qo'llanmasi (Rev. A) (ti.com.cn)
2.2.4 Faol filtrlar barqarorligi va unumdorligi:
Faol EMI filtrlarining barqarorligini va unumdorligini ta'minlash usullari (ti.com.cn)
2.2.5 LM5149-LM25149 Dizayn vositalari :
LM5149-LM25149DESIGN-CALC Hisoblash vositasi | TI.com
3- Sinxron BUCK elektr ta'minoti loyihasi va hisobi
3.1 LM25149 asosiy xususiyatlari va loyihalash parametrlari
Jadval 4: Qualcomm SA8295 elektr ta'minoti loyiha talablari
Ish samaradorligi
Aktiv EMI filtrlari
EMI sinovlari
Manba dizayn sxemasi
Referent dizayn echimlarini baholash kengashi
3.2 LM25149 Sinxron BUCK induktor tanlash hisob-kitobi
3.2.1 BUCK sinxron almashtirish quvvat manbai hisob-kitob formulasi:
5-jadval: BUCK sinxron quvvat ta'minoti dizaynini hisoblash tenglamasi
3.4 Eng kam induktansni hisoblash
(Formulalar uchun 5-tabelga qarang.)
6-jadval: minimal induktansiyaning hisoblangan grafi (∆I=0,3)
Jadval 7: Minimal induktivlik hisoblash
3.4.1 Induktivlik hisoblash ma'lumotlarining xulosa jadvali:
① Agar dizayn 6-20A (AI=0,3 hisoblash) diapazonini qamrab tursa, 16V kirish, 6A chiqish, induktivlik ≥ 0,69μH bo'lishi kerak.
② Kalitlanuvchi quvvat manbaidagi induktivlik Lmin nazariy hisoblash: ≥ 0,69μH (nazariy);
③ Asl dizayn tanlovi va induktivlikdagi xatolik ±20% ekanligini inobatga olgan holda, 0,82μH va 1,0μH ni eng yaxshi dizayn sifatida tanlang (induktivlik qiymati ortgani sari hajm ham, narx ham oshadi, SRF esa kamayadi).
3.5 Drossel oqim hisoblashlari
(Formula: 5-jadvalning 1-va 2-jadvallariga murojaat qiling)
Jadval 8: 0,82μH drossel oqimi hisoblashi
Jadval 9: 1,0μH drossel oqimi hisoblashi
nazariy jihatdan hisoblangan drossel to'yinish oqimi ≥ 20,76A, ya'ni 21A:
Jadval 10: Induktivlik ko'rsatkichlari
4- Kalitlanuvchi quvvat manbasi induktori tanlovi
Jadval 11: Induktor tanlovi
4.1 LM25149 Kalitlanuvchi quvvat manbasi induktor toki uzatish qarshiligi hisobi
Jadval 12: Induktor toki uzatish qarshiligini nazariy hisoblash
Jadval 13: Induktiv uzatish rezistori tanlovi
4.2 Sinxron BUCK kalitlanuvchi quvvat manbasi chiqish sig'imining hisoblanishi
(Chiqish sig'imini hisoblash: Jadval 5dagi formulaga murojaat qiling)
Jadval 14: Sinxron BUCK kalitlanuvchi quvvat manbasi chiqish sig'imining hisoblanishi
Sinxron BUCK kalitlanuvchi quvvat manbai dizayni uchun kirish va chiqish filtri kondensatorlari xususiyatlari, hajmi, narxi o'rtasida ziddiyat mavjud, sig'im parametrlarini sinovdan o'tkazish maxsus sharoitlarda amalga oshiriladi, sinov jarayonidagi asboblar farqi bir xil ko'rsatkichlar uchun 10-50% farq yaratishi mumkin, yakuniy dizayn samaradorligi ilmiy amaliyot va sinov jarayonida tekshirilishi kerak (dizayn uchun eng yaxshi yechim yo'q, faqat mos keluvchi senariy tanlanadi)
Kalitlanuvchi kondensatorlar quyidagilarga javob berishi kerak: sig'im ≥ 320uF (Overshoot talablari), keramik kondensator sig'imi 2,435uF dan katta bo'lishi kerak (asosiy shart emas, bajarilishi lozim)
Jadval 15: Kalitlanuvchi quvvat manbalarining chiqish filtri kondensatorlari uchun tavsiya etilgan modellar tanlovi
Jadval 16: Kalitlanuvchi quvvat manbai chiqish filtri kondensatori loyihasi
4.3 LM25149 Quvvat manbai kirish sig'im hisobi
4.3.1 Kirish sig'imi hisoblari
Jadval 17: Kalitlanuvchi quvvat manbasi kirish filtri sig'imi hisoblari
Jadval 18: Kalitlanuvchi quvvat manbasi chiqish filtri tanlovi
4.4 LM25149 Mosfet tanlash hisobi
4.4.1 Mosfet hisoblari
LM25149 ma'lumotlar varaqasida juda ko'p hisob-kitoblar va tanlash bo'yicha ko'rsatmalar keltirilmagan, QG hisoblash ham empirik baholarga asoslanib teskari tomondan amalga oshiriladi, natijalarda 4,5-5,0V Vgs, ≤ 22nC tanlanadi, hisoblash jarayoni quyidagi jadvalga qaralsin, Miller platо uchun 2-3V (3V ga yaqin bo'lishi ham qabul qilinadi), Rdson ≤ 8mΩ tanlansin.
Jadval 19: Mosfet tanlash va hisoblashlar
4.5 Mosfet tanlash bo'yicha tavsiyalar
Jadval 20: Mosfet tanlash modellari
4.6 LM25149 FB va kompensatsiya hisoblari
Jadval 21: FB va kompensatsiya hisoblashlari
4.7 LM25149 EMC dizayn hisoblashlari
Qayta-tahlil qilmasdan, spetsifikatsiyaga murojaat qiling.
5- Dizayn xulosa
5.1 LM25149BUCK quvvat manbai dizayni tanlov xulosasi
Jadval 22: Dizayn va Tanlov
5.2 Dastur xulosa
Sinxron kalitlash quvvat manbailarining ishlashi va samaradorligi ko'plab omillarga bog'liq. Ishlash xususiyatlari va ko'rsatkichlar uchun amaliy omillarni inobatga olish kerak. Ushbu bob nazariy hisoblashlar uchun, amaliy dizaynga nazariy maslahat berish uchun foydalaniladi. Dizaynning ishlashi va ko'rsatkichlari komponentlarning xususiyatlariga, foydalanish sharoitlariga, tartibga joylashtirishga bevosita bog'liq bo'lib, qat'iy sinovdan o'tkazish va tasdiqlash talab etiladi.
Yuqori o'tkazuvchanlik soxasida nazorat qiluvchi qurilmalarni ishlab chiqarish uchun sinxron buck quvvat manbasi loyihalash nazoratchi dizayn texnologiyasining qiyin texnik sohasidir, bu yerda Kodak Ka induktiv elementlarning mustaqil tadqiqot va loyihasini amalga oshirishga e'tibor qaratadi. CSEB0660-1R0M yuqori o'tkazuvchanlik platformasi rivojlanishi va dasturlanishiga mos keladi, u yuqori foydali narx-nisbat, kuchli to'yinganlik tokiga qarshilik ko'rsatish, kam issiqlik kabi texnik afzalliklarga ega bo'lib, sanoedagi yetakchi quvvatdan hajm nisbatiga ega; Kodak Ka e'tibori induktiv elementlar sanoati uchun ajoyib mahsulotlarni tadqiqot va ishlab chiqish orqali texnik yangiliklarni rivojlantirishga qaratilgan.
EN