MPQ3910A参考设计-高电压升压APD在激光雷达应用188比分直播吧
1.概述
1.1描述
一段时间以来，自动驾驶汽车一直是热门话题，但现在它正开始成为现实。为了实现高度的自主，车辆正在使用环境检测的组合方法，如摄像头、雷达和激光雷达。
激光雷达是一种类似雷达的测距设备;而是使用光波而不是射频波。激光二极管发射光脉冲，先进的光电二极管(APD)感知反射，以确定飞行时间，从而确定到反射物体的距离。
当与激光雷达系统一起工作时，一个设计挑战是提供高压电源以偏压APD传感器，因为这些类型的光电二极管根据其大小可以需要高达300V。该电源必须具有成本效益，并通过汽车行业的EMC法规。
本参考设计使用MPQ3910A控制升压转换器工作在DCM。这允许使用廉价的小型组件，克服了很高的占空比的限制。增压电压通过电荷泵有效地增加了一倍，以实现>350V输出能力，同时仍然使用更低的额定电压半导体，比高压同类产品更小、更便宜、性能更好。
1.2特性
- AEC-Q100合格
- CISPR-25 Class 5符合
- 宽5V到35V操作输入范围
- 具有12V 1A能力的单n通道MOSFET栅极驱动器
- 可编程频率范围:30kHz - 400kHz
- 外部同步时钟范围:80kHz - 400kHz
- 可编程软启动(SS)
- 过流保护((OCP)
- 输出过电压保护(OVP)
- 短路保护(SCP)
- 内部LDO与外部电源选项
- 轻负荷时脉冲跳跃式操作
- 可在MSOP-10包
图1:评估板
1.3应188比分直播吧用程序
汽车激光雷达APD电源
2参考设计
2.1简化示意图
升压转换器具有12V标称输入，300V 15mA输出能力，EMI滤波和极性保护。
图2:框图
2.2相关的解决方案
本参考设计基于以下MPS解决方案:
| 议员集成电路 | 描述 |
| MPQ3910A | 5V-35V输入，峰值电流模式，异步升压控制器。AEC-Q100合格 |
2.3系统规范
| 参数 | 规范 |
| 输入电压范围 | 3 v直流35 v直流 |
| 输出电压 | 300 v直流 |
| 最大输出电流 | 15个马 |
| 开关频率 | 375千赫 |
| 板形式 | 89年mmx63mmx5mm |
| 峰Effciiency | 83% |
| 300 v输出纹波 | 200 mvp p |
3设计
3.1示意图
图3:示意图
3.2物料清单
| 指示器 | 数量 | 价值 | 包 | 制造商 | 零件号 |
| C1, C3, C16 | 3. | 0.1µF 250 v | 0805 | TDK | CGA4J3X7T2E104K125AE |
| C2, C4 | 2 | 0.47µF 250 v | 1812 | 日本村田公司 | GCJ43DR72E474KXJ1L |
| C5 | 1 | 15 nf 50 v | 0603 | 日本村田公司 | GCM188R72A153KA37D |
| C6、。技术 | 3. | 4.7µF 50 v | 0805 | TDK | CGA4J3X5R1H475M125AB |
| C7 | 1 | 47µF 50 v | 6 x6 | 松下 | EEE-FT1H470AP |
| 10大 | 1 | 0.47µF 450 v | 1812 | TDK | C4532X7T2W474M230KE |
| C11 | 1 | 1µF 50 v | 0805 | 日本村田公司 | GCM21BR71H105KA03L |
| C12 | 1 | 4.7µF 25 v | 0805 | TDK | CGA4J1X7R1E475K125AC |
| C13 | 1 | 0.47µF 16 v | 0603 | 日本村田公司 | GCM188R71C474KA55D |
| C15 | 1 | 6.8 nf 16 v | 0603 | 日本村田公司 | GCM188R72A682KA37D |
| D1、D2、D3 | 3. | BAS21 | sod - 323 | 罗门哈斯 | BAS21VMFHTE-17 |
| D4 | 1 | NRVTS245ESFT3G | sod - 123 | 在半导体 | NRVTS245ESFT3G |
| D5 | 1 | SMBJ30CA-E3/52 | SMB | Comchip | ATV06B240JB-HF |
| D6 | 1 | PMEG6010CEJ | sod - 323 | Nexperia | PMEG6010CEJ 115 |
| L1 | 1 | 12个1.75µH | 6235 | Coilcraft | lps6235 - 123 mrb |
| L2 | 1 | 4.7 0.6µH | 0805 | 日本村田公司 | LQM21PZ4R7NGRD |
| L3、L4 | 2 | 1 1.3µH | 0805 | 日本村田公司 | LQM21PZ1R0NGRD |
| 第一季度 | 1 | SQJ454EP | SO-8FL | 威世 | SQJ454EP-T1_GE3 |
| R1、R3 R13 | 3. | 0Ω5% | 0603 | 威世戴尔 | CRCW06030000Z0EB |
| R2 r7 r8 r9 r10 | 5 | 100 kΩ1% | 0603 | 威世 | CRCW0603100KFKEA |
| R4 | 1 | 6.2 kΩ1% | 0603 | 松下 | ERJ-3EKF6201V |
| R5 | 1 | 50米Ω1% | 1206 | 松下 | ERJ-8CWFR050V |
| R6 | 1 | 7.5 kΩ5% | 0603 | 威世 | CRCW06037K50FKEA |
| R11 | 1 | 82 kΩ1% | 0603 | 威世 | CRCW060382K0FKEA |
| R12 | 1 | 2 kΩ1% | 0603 | 威世 | CRCW06032K00FKEA |
| U1 | 1 | MPQ3910 | MSOP-10 | 国会议员 | MPQ3910GK-AEC1 |
3.3 PCB布局
图4:PCB层1
图4:PCB层2
图4:PCB层3
图4:PCB层4
测试结果
4.1效率与监管
图8:效率与负载电流
图9:线规则图
图10:负载调节
4.2时域波形
V在= 12 V, V出= 300v, l = 12µh, f西南= 375 khz, T一个= 25ºC
图11:稳态-图12:稳态
图14:通过VIN启动
图15:通过V关闭在-图16:通过V关闭在
图17:通过EN启动-图18:通过EN启动
图19:通过EN关机-图20:通过EN关机
图21:单加载步骤-图22:单加载步骤
图23:重复负载步骤5kHz -图24:重复负载步骤10kHz
图25:重复负载步骤20kHz -图26:重复负载步骤50kHz
4.3热测量
V在= 12 V, V出= 300v, l = 12µh, f西南= 375 khz, T一个= 25ºC，运行时间2h
图27:热成像
4.4电磁兼容测量
该电路在其开关节点有一个非常激进的方波信号，由于~150V电压摆动，dV/dt很高。高dV/dt产生的强电场可以使噪声耦合到系统中存在的其他电路和电缆线束。为了减轻这种情况，APD电源应该放置在金属外壳内，或者靠近汽车中的金属板，可以起到屏蔽电场的作用。
在不可能的情况下，另一种选择是在PCB的噪声区域上放置一个小的金属屏蔽;它应该覆盖电感，MOSFET，整流器和输出电容。这是本文档中用于将PCB作为独立设备进行测试的方法。下面的图片显示了已经使用的盾牌:
图28:局部屏蔽由铜制成的PCB
图29:屏蔽所覆盖的区域
以下图表显示了使用此板在ALSE中执行的CISPR25进行的排放和辐射排放测试的测试结果。
V在= 12 V, V出= 300 v, I出L = 12µH, F西南= 375 khz, T一个= 25ºC，带屏蔽
图30:CISPR25 5类传导排放
图31:CISPR25 5级辐射发射
5启动
- 将负载的正负极连接到V上出和GND引脚分别。确保负载适合300V或更高的电压。注意，电子负载对稳压器来说是一个负阻抗，如果设置为过高的电流将触发过流保护或短路保护。
- 预设电源输出在3V ~ 30V之间，然后关闭电源。
- 将电源输出的正负极连接到V上在和GND引脚分别。如果输入电压高于13V，请拔出R13。
- 如果输入电压低于5V，请拔下R1，连接辅助电源到VBIAS(最高13V)。
- 打开电源。单板会自动启动。默认V出是300 v。
- 外接电阻分压器R7-R11、R12用于设置输出电压。V的出= 300v R7 -R11必须为482 kΩ， R12必须为2 kΩ。 $ $ R_ {12} = {R_{11} \ /{\压裂{V_{出来}}{1.237}1}}$ $
- 为了增加输出电流能力，更高的功率额定部件可以在板上返工。确保TJ外部分立半导体的温度不超过175ºC。
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