01
نظرة عامة
02
الغرض من التصميم
تحوّل هذه الحزمة مسألة محددة للطاقة المساعدة في نظام BMS إلى تصميم محسوب لخرج 5 V / 1 A. وتوضح الافتراضات والمكونات والهوامش الحسابية والأدلة المطلوبة حتى لا يُفهم الحساب على أنه تحقق.
03
ما لا يمثله هذا التصميم
النشر لا يجعل الدائرة جاهزة للإنتاج
- لا توجد نتائج محاكاة معلنة.
- لا توجد قياسات نموذج أولي للكفاءة أو التموج أو الحرارة أو EMI.
- لا يوجد ادعاء امتثال لمتطلبات السيارات أو ISO أو CISPR أو غيرها.
- يعتمد المصهر وحماية عكس القطبية والمحدد والفصل ومرشح الدخل على النظام.
04
حدود نطاق الدخل
جهد البطارية الخام ليس هو VIN المحمي. ينظم المحول الخرج عند 7–36 V على العقدة المحمية. فوق 36 V وحتى 75 V يكون المطلوب البقاء فقط من دون وعد بتنظيم 5 V. تحت 7 V قد ينخفض الخرج حتى الإيقاف المضبوط عند حد UVLO الاسمي 6.582 V.
05
بنية الطاقة
يبقي حد الخيار A طاقة شبكة المركبة قبل المرحلة ويعامل LM5161-Q1 كمحول ذي دخل محمي. تشكل سعة الدخل المحلية والمفاتيح المتزامنة والمحث 47 µH والخرج والتغذية الراجعة وUVLO وRON والبدء التدريجي مرحلة قابلة للتحقق.
06
سبب اختيار LM5161-Q1
يوفر LM5161-Q1 تصنيف 100 V ومفاتيح متزامنة مدمجة وتيار 1 A وتحكمًا بزمن تشغيل ثابت للنطاق المحمي. اختير لهذا الحساب وليس كحل عام. يبقى LM5012-Q1 بديلًا يتطلب حسابًا وتحققًا مستقلين.
07
قرارات التصميم الكهربائي
الاختيار165 kΩ RON; 300.625301 kHz
المبرراختيار محسوب ضمن النطاق المحدد؛ يلزم التحقق.
الدليل950.4 ns عند 7 V؛ 462 ns عند 36 V
الاختيارمحاكاة الدايود؛ مستوى FPWM منخفض
المبرراختيار محسوب ضمن النطاق المحدد؛ يلزم التحقق.
الدليلE1؛ يجب التحقق من EMI عند الحمل الخفيف
الاختيار22 nF؛ ≈4.4 ms
المبرراختيار محسوب ضمن النطاق المحدد؛ يلزم التحقق.
الدليلE1 + E11
الاختيار7.579754 V صعودًا؛ 6.581754 V هبوطًا
المبرراختيار محسوب ضمن النطاق المحدد؛ يلزم التحقق.
الدليل49.9 kΩ / 9.76 kΩ؛ E1 + E10
08
المكونات المغناطيسية وهامش التيار
| VIN المحمي | التموج | تيار الذروة |
|---|---|---|
| 7 V | 0.101106 A | 1.050553 A |
| 12 V | 0.206426 A | 1.103213 A |
| 24 V | 0.280149 A | 1.140074 A |
| 36 V | 0.304723 A | 1.152362 A |
أسوأ ذروة محسوبة هي 1.192357 A: هامش 0.107643 A أو 8.28% حتى الحد الأدنى 1.3 A. يوفر تيار تشبع المحث 2.5 A هامش 0.600 A أو 31.58% فوق الحد الأقصى 1.9 A.
09
استراتيجية المكثفات
يستخدم الدخل المحلي 0.1 µF / 100 V X7R وثلاثة مكثفات 2.2 µF / 100 V X7R. السعة الفعلية الدنيا 3.696 µF تعادل 2.22 مرة الحد المحسوب 1.663 µF. يستخدم الخرج ثلاثة مكثفات 10 µF / 25 V X7R؛ وتنتج السعة الفعلية الدنيا 20.25 µF تموجًا تحليليًا يقارب 9.3 mV من دون الطفيليات أو القياس.
10
قائمة المواد المختارة
لثلاثة عشر بندًا أرقام مكونات وأدلة أولية محددة؛ وتبقى واجهتان أوليتين لاعتمادهما على أحداث المركبة وممانعة المصدر وهدف EMI.
| المرجع | MPN | القيمة / الوظيفة | الحالة |
|---|---|---|---|
| U1 | LM5161QPWPRQ1 | 100 V / 1 A | مختار |
| L1 | XGL6060-473MEC | 47 µH | مختار |
| C1 | C0603C104K1RACAUTO | 0.1 µF / 100 V X7R | مختار |
| C2–C4 | C1210X225M1RACAUTO | 3 × 2.2 µF / 100 V X7R | مختار |
| C5–C7 | C1206C106K3RACAUTO | 3 × 10 µF / 25 V X7R | مختار |
| R1 | CRCW060315K0FKEA | 15.0 kΩ / 1% | مختار |
| R2 | CRCW060310K0FKEA | 10.0 kΩ / 1% | مختار |
| R3 | CRCW0603165KFKEA | 165 kΩ / 1% | مختار |
| R4 | CRCW060349K9FKEA | 49.9 kΩ / 1% | مختار |
| R5 | CRCW06039K76FKEA | 9.76 kΩ / 1% | مختار |
| C8 | C0603C223K5RACAUTO | 22 nF / 50 V X7R | مختار |
| C9 | C0603C105K4RACAUTO | 1 µF / 16 V X7R | مختار |
| C10 | C0603C103K5RACAUTO | 10 nF / 50 V X7R | مختار |
| FL1 | System dependent | مرشح دخل EMI مخمّد اختياري | أولي |
| J1 | System dependent | واجهة الدخل المحمي | أولي |
11
أولويات التخطيط والتوافق الكهرومغناطيسي
ضع مكثف الفصل 0.1 µF ومجموعة الدخل مباشرة بين VIN وPGND؛ قلّل الحلقة الساخنة ونحاس عقدة التبديل؛ اجعل المحث ومسار العودة مضغوطين وأبعد التغذية الراجعة عن العقد الصاخبة. يبقى مرشح الموصل خارج الحلقة المحلية ويُختار بعد تحديد الممانعة وهدف الضوضاء.
12
الحرارة والكفاءة
المجموع التحليلي الجزئي هو 0.489 W عند 12 V و0.418 W عند 24 V و0.394 W عند 36 V. لا يشمل فواقد التبديل أو قيادة البوابة أو تيار السكون أو تغير الحرارة أو فواقد القلب أو المسار الحراري من اللوحة إلى المحيط. لا توجد مطالبة بمنحنى كفاءة أو درجة حرارة وصلة.
13
خطة التحقق
يجب أن تغطي الأدلة التنظيم والتموج وبدء التشغيل والإيقاف وهبوط الدخل والأحداث المتبقية وخطوات الحمل وحد التيار والقصر والحرارة وEMI والتفاعل مع دوائر القياس والاتصال في BMS. يحتاج كل ناتج إلى شروط ومجسات ومعايير قبول.
- محاكاة بنموذج محقق إن توفر.
- قياسات نموذج أولي على اللوحة المقصودة.
- تحقق حراري مع الطبقات والغلاف والبيئة النهائية.
- تأكيد الامتثال فقط وفق متطلبات وخطط معتمدة بصورة منفصلة.
14
المراجع الرسمية
- E1: Texas Instruments — LM5161-Q1 ↗
- E2: TI TIDA-01167 ↗
- E3: TI automotive 24 V input protection ↗
- E4: TI AN-2162 conducted EMI ↗
- E5: Texas Instruments — LM5012-Q1 ↗
- E6: Coilcraft XGL6060-473 ↗
- E7: KEMET C0603C104K1RACAUTO ↗
- E8: KEMET C1210X225M1RACAUTO ↗
- E9: KEMET C1206C106K3RACAUTO ↗
- E10: Vishay D/CRCW e3 ↗
- E11: KEMET C0603C223K5RACAUTO ↗
- E12: KEMET C0603C105K4RACAUTO ↗
- E13: KEMET C0603C103K5RACAUTO ↗
15