技术干货 | 解密高通汽车域控制器一级电源设计之：性能测试测量分析

新能源汽车产业的快速发展推动了各个产业链的爆发式增长，汽车智能化、自动驾驶成为新能源汽车最重要的核心竞争力方向，给高度集成化中央大脑和域控制器带来新的挑战和机遇，尤其是对DC-DC开关电源的可靠性、高功率密度、开关电源EMC、高效率、高性价比带来新的机遇和挑战。

高通作为智能座舱域控制器的供应商，SA8155和SA8295占据着重要的地位，中央域控SOC一级电源（从电池输入一级转换的电源）的瞬态电流、稳定工作电流、待机工作效率、成本、开关电源EMC设计之间的矛盾成为BUCK电源设计巨大挑战。如何解决和平衡这些矛盾是开关电源架构、电源芯片、电感、Mosfet、电容厂商一起努力的技术方向。

1-内容概述

本文针对大动态开关电源电流（100-300%）汽车中央域控一级电源设计，探讨DC-DC开关电源的设计，包含电源方案、电感、电容选型等设计方法，兼顾体积、成本、效率、性能挑战进行探讨和实战落地设计。

本章节以高通SA8295域控制器为例，探讨和实施一级BUCK开关电源测试验证，论证测试结果是否满足预期设计。

本系列文章包含三个章节：
01-解密高通汽车域控制器一级电源设计之：电源设计和计算
02-解密高通汽车域控制器一级电源设计之：原理图设计和PCB设计
03-解密高通汽车域控制器一级电源设计之：性能测试测量分析（本章节）

2-验证目标

SA8295 瞬态电流要求如下：

注：NPU开启需要消耗额外的电流,本设计没有包含NPU设计电流(3A+3A)。

3-测试环境和条件

3.1 测试条件
环境温度：25°C（实际24-27℃，按照25℃计算）

3.2 测试仪器和测试方法

3.3 原理图和PCB

原理图

PCB

4-测试验证

验证不同电压（9-16V）稳态负载能力表现出来的纹波、电压精度、稳定性、温升、效率等性能，限于篇幅，挑选性能主要指标测试验证。
1. 纹波：不同输入电压和负载电流的纹波；
2. 电压精度：不同输入电压和负载电流的输出电压精度；
3. 负载电流能力：不同输出电流电压，效率曲线测试；
4. 温升特性：验证工作条件是否可以满足要求。

4.1 低压负载能力（9.0V)

4.2 正常电压负载能力（13.5V)

4.3 高压负载能力（16.0V)

4.4 连续电流测试

5-测试总结

5.1 测试结果

值得注意的几个点：
● 设计的核心目标是满足瞬态的电流和稳定工作电流，如果全部按照最大值设计，成本增加，体积增加（PCB设计密度降低），但是实际上并没有这种稳定工作在18A的工况；
● 纹波使用陶瓷电容，很容易满足要求，均在50mV以下；
● 功率电感具有优秀的DCR和电流软饱和特性，实际输出＞21A电流；
● 本设计可以短时间工作在20安培以上，8-12A效率和温升保持较好水平。

6-关键物料Bom

关键物料清单如下表所示：

7-电感器选型

电感器作为汽车域控制器一级电源的重要元件，其性能关系到DC-DC开关电源的可靠性和转换效率。在本设计方案中，采用了科达嘉车规级一体成型电感VSEB0660-1R0M。该系列电感器具有低损耗、高效率、应用频率宽等特点，并具有抗饱和电流能力强、发热小、高性价比等技术优势。轻薄型设计，具有业界领先的功率体积比，非常适合高通平台的开发和应用。