Otomotiv uygulamaları için 45 W çift çıkışlı tip-C buck dönüştürücü tasarımı ve şarj uygulaması

Bu çalışma, otomotiv uygulamaları için 45 W gücünde USB Tip-C Güç Kaynağı dönüştürücünün tasarım, benzetim, prototip ve test aşamalarını kapsamaktadır. Sistem, 9-16 V giriş aralığından 5 V, 9 V ve 12 V Güç Kaynağı profillerini sağlayabilen, MPQ4230 dönüştürücü ve MPQ5031 Güç Kaynağı denetleyiciye dayalı buck-boost topolojisi ile gerçekleştirilmiştir. Tasarım sürecinde ayrıntılı devre analizleri, baskılı devre kartı (PCB) yerleşim çalışmaları ve AEC-Q100 gibi otomotiv standartlarına uyumluluk dikkate alınmıştır. Çalışmada, otomotiv elektriksel geçişlerini karşılayacak giriş filtreleme yapıları, güç dönüştürme katmanının optimizasyonu ve USB GÜÇ KAYNAĞI protokolünün uygulanmasına yönelik süreçler ayrıntılı şekilde ele alınmıştır. Benzetim sonuçları ve laboratuvar test bulguları, tüm GÜÇ KAYNAĞI profilleri için çıkış geriliminin ±%1 doğrulukta regülasyon sağladığını, verimin %93'ün üzerinde olduğunu (9 V / 3 A çıkışında %94,5'e ulaştığını) ve yük geçiş tepkisinin 500 μs'nin altında gerçekleştiğini göstermektedir. Termal performans testleri ise tam yük koşullarında MOSFET sıcaklığının 30°C, endüktör sıcaklığının ise 32°C'nin altında kaldığını ortaya koymuştur. Bu tasarımın özgün yönü, otomotiv sınıfı bileşenlere odaklanması ve katı EMI/EMC gereksinimlerine uyum sağlamasıdır. Ayrıca, araç ortamında yüksek güçlü USB-C şarj yeteneklerinin entegrasyonu sırasında karşılaşılan motor çalıştırma anındaki gerilim düşmeleri ve alternatör kaynaklı gürültü gibi sorunlar da ele alınmıştır. Dinamik yük paylaşımı ve çoklu USB-C port desteği, sistemin araç içi bilgi-eğlence sistemleri ve mobil cihaz şarj uygulamaları açısından esnekliğini göstermektedir. PCB yerleşiminde termal yönetim ve EMI azaltımına yönelik tekniklerin ayrıntılı analizi ise yüksek güç yoğunluklu tasarımlar üzerinde çalışan mühendisler için değerli bir katkı sunmaktadır. Anahtar Kelimeler: AEC, Otomotiv Elektroniği Konseyi, DC-DC Kıyıcılar, Dört Switch Buck-Boost Topolojisi, ECU