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Vue d’ensemble
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Nature de cette conception
Ce dossier transforme une question définie d’alimentation auxiliaire BMS en un ensemble de calcul concret pour 5 V / 1 A. Il expose hypothèses, composants, marges calculées et étapes de preuve afin que la revue ne confonde pas calcul et validation.
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Ce que cette conception n’est pas
La publication ne rend pas le circuit prêt pour la production
- Aucun résultat de simulation n’est revendiqué.
- Aucune mesure de prototype, rendement, ondulation, thermique ou EMI n’existe.
- Aucune conformité automobile, ISO, CISPR ou autre n’est revendiquée.
- Le fusible, l’inversion de polarité, le clamp, la déconnexion et le filtre amont dépendent du système.
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Limites du domaine d’entrée
La batterie brute n’est pas la VIN protégée. Le convertisseur régule de 7 V à 36 V au nœud protégé. Au-dessus de 36 V et jusqu’à 75 V, seule la survie est exigée, sans promesse de régulation à 5 V. Sous 7 V, la sortie peut chuter jusqu’à l’arrêt contrôlé produit par l’UVLO nominale de 6.582 V.
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Architecture d’alimentation
La limite de l’option A maintient l’énergie du véhicule en amont et traite le LM5161-Q1 comme convertisseur à entrée protégée. Capacité locale, interrupteurs synchrones, inductance de 47 µH, sortie, contre-réaction, UVLO, RON et démarrage progressif constituent l’étage révisable.
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Pourquoi le LM5161-Q1
Le LM5161-Q1 apporte une classe 100 V, des interrupteurs synchrones intégrés, une capacité de 1 A et une commande constant-on-time pour ce domaine protégé. Il est retenu pour ce calcul, pas comme solution universelle. Le LM5012-Q1 reste une alternative qui exigerait ses propres calculs et validations.
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Décisions de conception électrique
Choix165 kΩ RON ; 300.625301 kHz
MotifChoix calculé dans le domaine défini ; validation requise.
Preuve950.4 ns à 7 V ; 462 ns à 36 V
ChoixÉmulation de diode ; FPWM faible
MotifChoix calculé dans le domaine défini ; validation requise.
PreuveE1 ; les EMI à faible charge restent à vérifier
Choix22 nF ; ≈4.4 ms
MotifChoix calculé dans le domaine défini ; validation requise.
PreuveE1 + E11
Choix7.579754 V à la montée ; 6.581754 V à la descente
MotifChoix calculé dans le domaine défini ; validation requise.
Preuve49.9 kΩ / 9.76 kΩ ; E1 + E10
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Magnétisme et marge de courant
| VIN protégée | Ondulation | Courant de pointe |
|---|---|---|
| 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 |
La pire pointe calculée est de 1.192357 A : 0.107643 A, soit 8.28%, sous la limite minimale de 1.3 A. La saturation de 2.5 A de l’inductance conserve 0.600 A, soit 31.58%, au-dessus de la limite maximale de 1.9 A.
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Stratégie des condensateurs
L’entrée locale utilise 0.1 µF / 100 V X7R et trois 2.2 µF / 100 V X7R. Le minimum effectif de 3.696 µF vaut 2.22× le minimum calculé de 1.663 µF. La sortie utilise trois 10 µF / 25 V X7R ; le minimum effectif de 20.25 µF donne une ondulation analytique d’environ 9.3 mV avant parasites et mesure.
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Nomenclature retenue
Treize lignes disposent d’une référence concrète et d’une preuve primaire ; deux interfaces restent provisoires car elles dépendent de l’événement véhicule, de l’impédance de source et de l’objectif EMI.
| Réf. | MPN | Valeur / fonction | État |
|---|---|---|---|
| U1 | LM5161QPWPRQ1 | 100 V / 1 A | Retenu |
| L1 | XGL6060-473MEC | 47 µH | Retenu |
| C1 | C0603C104K1RACAUTO | 0.1 µF / 100 V X7R | Retenu |
| C2–C4 | C1210X225M1RACAUTO | 3 × 2.2 µF / 100 V X7R | Retenu |
| C5–C7 | C1206C106K3RACAUTO | 3 × 10 µF / 25 V X7R | Retenu |
| R1 | CRCW060315K0FKEA | 15.0 kΩ / 1% | Retenu |
| R2 | CRCW060310K0FKEA | 10.0 kΩ / 1% | Retenu |
| R3 | CRCW0603165KFKEA | 165 kΩ / 1% | Retenu |
| R4 | CRCW060349K9FKEA | 49.9 kΩ / 1% | Retenu |
| R5 | CRCW06039K76FKEA | 9.76 kΩ / 1% | Retenu |
| C8 | C0603C223K5RACAUTO | 22 nF / 50 V X7R | Retenu |
| C9 | C0603C105K4RACAUTO | 1 µF / 16 V X7R | Retenu |
| C10 | C0603C103K5RACAUTO | 10 nF / 50 V X7R | Retenu |
| FL1 | Dépend du système | Filtre EMI d’entrée amorti optionnel | Provisoire |
| J1 | Dépend du système | Interface d’entrée protégée | Provisoire |
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Priorités d’implantation et EMI
Placez le découplage de 0.1 µF et la banque d’entrée directement entre VIN et PGND ; réduisez la boucle chaude et le cuivre du nœud de commutation ; gardez inductance et retour compacts ; éloignez la contre-réaction. Le filtre du connecteur reste hors de la boucle locale et sera choisi lorsque l’impédance et l’objectif de bruit seront connus.
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État thermique et rendement
Le sous-total analytique partiel est de 0.489 W à 12 V, 0.418 W à 24 V et 0.394 W à 36 V. Il exclut les pertes de commutation, gate drive, courant de repos, variation thermique, cœur et chemin PCB-ambiante. Aucune courbe de rendement ni température de jonction n’est revendiquée.
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Plan de validation
Les preuves suivantes doivent couvrir régulation et ondulation, démarrage et arrêt, creux et événements résiduels, échelons de charge, limitation de courant, court-circuit, température, EMI et couplage avec mesure et communications BMS. Chaque résultat exige conditions, sondes et limites d’acceptation.
- Simulation avec un modèle validé lorsqu’il est disponible.
- Mesure sur prototype avec le PCB prévu.
- Revue thermique avec empilage, boîtier et environnement finaux.
- Conformité uniquement selon des exigences et plans autorisés séparément.
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Références des sources officielles
- 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 ↗
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