浅析特斯拉Model S的采样板

这是胡兄的投稿,分为两篇,我都把它整合在一起。

1)上篇 PCB物理信息

2)中篇 设计电路设计

最近弄到几个Model S上面的采样板,虽然产品都出来好多年了,但仍然忍不住说说这个采样板上面的东西,同时分享一下图片。


浅析特斯拉Model S的采样板


这个板子上面写的是2013的版本,物理尺寸大概为105mm*60mm*16mm,PCB厚度为1.6mm,而且应该是两层板;并且其背面只放置连接器,不放置其他元件。

PCB的形状为异形,主要是为了配合安装空间进行避让。


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浅析特斯拉Model S的采样板


产品的LOGO在T面的左上方,条码在左侧边缘处。


浅析特斯拉Model S的采样板


在B面的J5连接器左边有一些关于PCB相关的信息。


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背面的这4个连接器都是直插连接器,这个版本的目的说是主要为了适应新的FPC采样线束工艺(之前的版本采样线使用焊线形式),将之前的电压采样连接器更改成了FPC连接器,并且一分为二。

黑色连接器J1主要是低压通信与供电功能;白色的J6为NTC采样连接器;两个红色的J3\\J5连接器为电芯单体电压采样输入,这两个是板对板连接器,一边为PCB,另一边为FPC。


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单板的固定方式类似于铆钉式,铆钉可以分为两个部分,先将红色塑料件插入进行定位,再插入白色塑料件进行锁止,挺像连接器的TPA的。


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关于上面涂覆的三防漆,T\\B面都有涂覆:

T面主要的涂覆避让处为四个角落非金属化安装孔;还有一个测试点PROG,仅仅只有它没有涂覆(搞不懂为啥哦,难道是为了接收宇宙信号,您知道可以告诉我)。


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B面的涂覆避让处除了4个角落的安装孔外,4个连接器的本体也不涂覆,但是连接器的引脚在T\\B面是都有涂覆的,包括J1在T面的固定螺钉;


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PCB上面所有器件的位号丝印标识都是完整的,并没有隐藏;上面阻容的封装最小只有0603,没有使用0402封装的器件。

ICT测试点集中在T面,很多测试点是直接落到走线上面的。


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上篇总结:主要介绍了一下采样板外部可见的物理工艺信息


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首先,这个采样板的原理框图如下,然后逐一进行展开介绍。


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MCU:U100

可以查到上个版本的单片机来自于Silicon Labs的C8051F530、20PIN的QFN封装,但是这个版本上单片机变成了另外一个型号,同样来自Silicon Labs的C8051F543、24PIN的QFN封装。


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后者相比的话硬件资源有所提升,对比如下图:


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LDO:U103

单片机下方的8PIN芯片U103,在上一个版本中也有个类似封装的器件,但说是EEPROM;但是在此版本中,这个芯片是一个电源芯片LDO,右边是输入,来源于外接的最高节电芯正极,左边是5V输出,用于给单片机等供电。


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数字隔离芯片:U101

这个来自于Silicon Labs的SI8642ED,下图为其功能框图,主要用来隔离高低压之间的通信信号;它是四通道,两输入、两输出排布;它隔离的两侧都需要外加电源供电。


浅析特斯拉Model S的采样板


采样芯片AFE:U1

AFE来自于TI的BQ75PL536A,这个大家都比较熟悉,它最大可以采集6节电芯电压和2路温度信号,特斯拉基本都用到了。


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单板的连接器都集中布置在B面,包括了J1\\J3\\J5\\J6四个连接器。


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低压连接器:J1

这个连接器来自于MOLEX,很像Mini-Fit Jr功率连接器系列的板端连接器,但是没有找到对应的型号,颜色与安装方式没有对应上;它的PITCH为4.2mm、10PIN。

这个连接器用来低压供电与通信。


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温度采样连接器:J6

这个连接器来自于JST的S04B-PASK-2如下图所示(来源于JST官网);它的PITCH为2mm,4PIN,用来采集两路NTC温度信号。


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电压采样连接器:J3\\J5

这两个连接器属于PFC连接器,其线端连接有FPC,具体的厂家型号未知;其中J3为7PIN,J5为5PIN,PITCH为2.54mm。

两个连接器共同承担着电压采样信号的输入,一共实际只使用了7个PIN针,所以共6节电芯电压信号输入。


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中篇总结:这个板子上面的三防漆真是硬,而且又厚,用刀刮了半天才能露出丝印,而且万用表测量通断也比较费劲,真是出了大力了。

下篇还在写,准备继续分析电路结构与一些亮点,以上所有,仅供参考。


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