01
Visão geral
02
O que este projeto é
Este registro transforma uma questão definida de alimentação auxiliar BMS em um pacote de cálculo concreto para 5 V / 1 A. Expõe premissas, componentes, margens calculadas e etapas de evidência para que a revisão não confunda cálculo com validação.
03
O que este projeto não é
A publicação não torna o circuito pronto para produção
- Nenhum resultado de simulação é alegado.
- Não existem medições de protótipo, eficiência, ripple, térmica ou EMI.
- Não se alega conformidade automotiva, ISO, CISPR ou de outro tipo.
- Fusível, polaridade reversa, clamp, desconexão e filtro a montante dependem do sistema.
04
Limites do domínio de entrada
A bateria sem proteção não é VIN protegida. O conversor regula entre 7 V e 36 V no nó protegido. Acima de 36 V e até 75 V exige-se apenas sobrevivência, sem promessa de regulação de 5 V. Abaixo de 7 V a saída pode cair até que a UVLO nominal de 6.582 V produza desligamento controlado.
05
Arquitetura de potência
O limite da Opção A mantém a energia do veículo a montante e trata LM5161-Q1 como conversor de entrada protegida. Capacitância local, chaves síncronas, indutor de 47 µH, saída, realimentação, UVLO, RON e soft start formam o estágio revisável.
06
Por que LM5161-Q1
LM5161-Q1 oferece classe de 100 V, chaves síncronas integradas, capacidade de 1 A e controle constant-on-time para este domínio protegido. É selecionado para este cálculo, não como solução universal. LM5012-Q1 permanece apenas alternativa e exigiria cálculo e validação próprios.
07
Decisões do projeto elétrico
Selecionado165 kΩ RON; 300.625301 kHz
MotivoEscolha calculada dentro do domínio definido; requer validação.
Evidência950.4 ns at 7 V; 462 ns at 36 V
SelecionadoEmulação de diodo; FPWM baixo
MotivoEscolha calculada dentro do domínio definido; requer validação.
EvidênciaE1; EMI em carga leve permanece pendente
Selecionado22 nF; ≈4.4 ms
MotivoEscolha calculada dentro do domínio definido; requer validação.
EvidênciaE1 + E11
Selecionado7.579754 V rising; 6.581754 V falling
MotivoEscolha calculada dentro do domínio definido; requer validação.
Evidência49.9 kΩ / 9.76 kΩ; E1 + E10
08
Magnetismo e margem de corrente
| VIN | Ripple | Corrente de pico |
|---|---|---|
| 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 |
O pior pico calculado é 1.192357 A: 0.107643 A, ou 8.28%, abaixo do limite mínimo de 1.3 A. A saturação de 2.5 A do indutor mantém 0.600 A, ou 31.58%, acima do limite máximo de 1.9 A.
09
Estratégia de capacitores
A entrada local usa 0.1 µF / 100 V X7R e três 2.2 µF / 100 V X7R. O mínimo efetivo de 3.696 µF é 2.22× o mínimo calculado de 1.663 µF. A saída usa três 10 µF / 25 V X7R; o mínimo efetivo de 20.25 µF produz ripple analítico aproximado de 9.3 mV antes de parasitas e medição.
10
Lista de materiais selecionada
Treze linhas têm peça concreta e evidência primária; duas interfaces permanecem provisórias porque dependem do evento veicular, impedância da fonte e objetivo de EMI.
| Ref. | MPN | Valor / função | Status |
|---|---|---|---|
| U1 | LM5161QPWPRQ1 | 100 V / 1 A | Selecionado |
| L1 | XGL6060-473MEC | 47 µH | Selecionado |
| C1 | C0603C104K1RACAUTO | 0.1 µF / 100 V X7R | Selecionado |
| C2–C4 | C1210X225M1RACAUTO | 3 × 2.2 µF / 100 V X7R | Selecionado |
| C5–C7 | C1206C106K3RACAUTO | 3 × 10 µF / 25 V X7R | Selecionado |
| R1 | CRCW060315K0FKEA | 15.0 kΩ / 1% | Selecionado |
| R2 | CRCW060310K0FKEA | 10.0 kΩ / 1% | Selecionado |
| R3 | CRCW0603165KFKEA | 165 kΩ / 1% | Selecionado |
| R4 | CRCW060349K9FKEA | 49.9 kΩ / 1% | Selecionado |
| R5 | CRCW06039K76FKEA | 9.76 kΩ / 1% | Selecionado |
| C8 | C0603C223K5RACAUTO | 22 nF / 50 V X7R | Selecionado |
| C9 | C0603C105K4RACAUTO | 1 µF / 16 V X7R | Selecionado |
| C10 | C0603C103K5RACAUTO | 10 nF / 50 V X7R | Selecionado |
| FL1 | Dependente do sistema | Filtro EMI de entrada amortecido opcional | Provisório |
| J1 | Dependente do sistema | Interface de entrada protegida | Provisório |
11
Prioridades de layout e EMI
Coloque o bypass de 0.1 µF e o banco de entrada diretamente entre VIN e PGND; minimize loop quente e cobre do nó de comutação; mantenha indutor e retorno compactos; afaste a realimentação. O filtro do conector fica fora do loop local e é selecionado quando impedância e objetivo de ruído forem conhecidos.
12
Estado térmico e de eficiência
O subtotal analítico parcial é 0.489 W a 12 V, 0.418 W a 24 V e 0.394 W a 36 V. Exclui perdas de comutação, gate drive, corrente quiescente, variação térmica, núcleo e caminho PCB-ambiente. Não se alega curva de eficiência nem temperatura de junção.
13
Plano de validação
As próximas evidências devem cobrir regulação e ripple, partida e desligamento, quedas e eventos residuais, degraus de carga, limite de corrente, curto-circuito, temperatura, EMI e acoplamento com medição e comunicação BMS. Cada resultado precisa de condições, sondas e limites de aceitação.
- Simulação com modelo validado quando disponível.
- Medição em protótipo na PCB prevista.
- Revisão térmica com stackup, caixa e ambiente finais.
- Conformidade somente sob requisitos e planos autorizados separadamente.
14
Referências de fontes oficiais
- 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