Tecrübeli Enerji Verimliliği Enerji Tasarrufu Tasarimi

Tecrübeli tasarımcılar makul miktarda hesaplama yapma eğiliminde mi yoksa sezgisel olarak tasarlanan devrelerin büyük parçaları mı? Soruyorum çünkü görünüşe göre tasarım mühendisleri burada sahip olmak istediğiniz değer sınırının, devrelerin ortak bölümleri için oradaki direncin ne olduğu konusunda bir fikir sahibi olma eğilimindeler. Durum buysa, sadece tasarımları geri dönüştürdükleri için mi? Acemiler için bu akıllara durgunluk veriyor. Yine de, Elektronik Sanatı gibi kitaplar, anında hesaplamalar yapma yaklaşımını teşvik ediyor gibi görünmektedir.

Hacim üretimi için rutin olarak yeni devreler tasarlayan ve 35 yıldan fazla süredir profesyonel elektrik mühendisiyim.

Evet, kesin parça özelliklerini belirlemek için sık sık hesaplamalar yaparım. Tecrübe ve sezginin yeterince iyi olduğu ve gereksinimlerin sadece bir değer seçtiğim kadar gevşek olduğu birçok durum var. Bununla birlikte, rastgele bir değerle karıştırmayın.

Örneğin, bir SPI veri yolunun MISO hattındaki bir açılan direnç için, sadece 100 kΩ belirteceğim ve bununla bitirdim. 10 kΩ da iyi çalışırdı ve bunu seçen bir başkası da yanlış olmaz. Başka bir yerde 20 kΩ direnç kullanıyorsam, malzeme listesine başka bir parça eklememek için MISO hattında bir tane daha belirtebilirim. Mesele şu ki, çok fazla zamanınız var ve sezgi ve tecrübe yeterince iyi.

Öte yandan, şimdiki ilk tahtaları ortaya koymanın ortasında olduğum en son tasarımımın şemasına bakarken, sadece parça değerini değil aynı zamanda varyansın sonucunu hesaplayarak biraz zaman harcadığım bir durum görüyorum. sistemin geri kalanında. Bir anahtarlamalı güç kaynağına geri bildirimde kullanılan üç direnç iki durumu vardı. İşte ev ödevi gibi ifade edilen bir problem:

Güç kaynağı yonga geri besleme girişi eşiği 800 mV ±% 2'dir. 12 V, 5 V ve 3.3 V güç kaynakları sağlamak için bu çipin üç örneğini kullanıyorsunuz. Her voltaj bölücünün alt direnci için yaklaşık 10 kΩ kullanmaya karar verdiniz. Her durumda tam direnç özelliklerini belirleyin ve ortaya çıkan minimum / maksimum nominal besleme voltajını belirleyin. Hazır direnç değerlerine hazır ol. Uygunsa% 1 kullanın ve buna göre belirtin.

Hesap makinesiyle birkaç dakika süren gerçek bir dünya problemi. Bu arada,% 1 dirençlerin yeterince iyi olduğunu belirledim. Aslında beklediğim buydu ama yine de emin olmak için hesaplamaları yaptım. Ayrıca şematikteki her tedarik için tam nominal aralığı belirttim. Bu sadece daha sonra atıfta bulunmak için faydalı olmakla kalmayacak, aynı zamanda bu sorunun dikkate alındığını ve hesapların yapıldığını da gösteriyor. Ben veya bir başkası, bir yıl sonra 3.3 V beslemesinin toleransının ne olduğunu merak etmek zorunda kalmayacak ve hesaplamaları yeniden yapmalıyım.

Aşağıda şematik olarak gösterilen ve yukarıda açıklanan durumu gösteren bir kod parçası:

Daha yeni R2, R4 ve R6'yı seçtim, ancak R1, R3 ve R5 ile elde edilen güç kaynağı nominal aralıklarını belirlemek için hesaplamalar yaptım.

SHx bölümleri hakkında eklendi (Yoruma cevap)

SH parçaları benim "şort" dediğim şey. Bunlar sadece tahtadaki bakır. Amaçları, tek bir fiziksel ağın, bu durumda Eagle olan yazılımda iki mantıksal ağa bölünmesine izin vermektir. Yukarıdaki her üç durumda da, SH parçaları, bir anahtarlama güç kaynağının yerel topraklamasını pano çapında topraklama düzlemine bağlar.

Güç kaynaklarının değiştirilmesi, topraklarında çalışan önemli akımlara sahip olabilir ve bu akımların yüksek frekanslı bileşenleri olabilir.

Bu akımın çoğu sadece yerel olarak dolaşıyor. Yerel toprağı, yalnızca bir yerde ana toprağa bağlı ayrı bir ağ yaparak, bu dolaşım akımları küçük bir yerel ağda kalır ve ana yer düzleminden geçmez. Küçük yerel topraklama ağı çok daha az yayılır ve akımlar ana toprakta ofsetlere neden olmaz.

Sonunda güç, bir güç kaynağından akmak ve topraktan geri dönmek zorundadır. Bununla birlikte, bu akım, bir anahtarlama güç kaynağının yüksek frekanslı iç akımlarından çok daha fazla filtrelenebilir. Doğru yapılırsa, şalterin yalnızca iyi davranışlı çıkış akımı, genel devrenin diğer bölümlerine yakın bir yerden çıkmasını sağlar.

Gerçekten de yerel yüksek frekanslı akımları ana yer düzleminden uzak tutmak istiyorsunuz. Bu, yalnızca bu akımların neden olabileceği toprak voltajı dengelemesini engellemekle kalmaz, ana topraklamanın yama anteni olmasını önler. Neyse ki, kötü toprak akımlarının çoğu da yereldir. Bu, yerel topraklama ağını ana yere sadece bir noktada bağlayarak yerel olarak tutulabilecekleri anlamına gelir.

Buna iyi örnekler arasında, bir baypas kapağının toprak tarafı ile baypas ettiği IC'nin toprak pimi arasındaki yolu içerir. Ana zeminde koşmak istemediğiniz şey de bu. Sadece bir baypas başlığının toprak tarafını, üzerinden geçerek ana yere bağlamayın. IC topraklamasına kendi izlemesi veya yerel toprağı kullanarak tekrar bağlayın, ardından ana toprağa tek bir yerde bağlayın.

Ağırlıklı olarak düşük hacimli ticari ve endüstriyel pazar işleri yapıyorum, bu yüzden bu başka yerlerde farklı olabilir.

Tipik bir şemanın en az% 75'i genellikle yapı bloğu türünde bir mühendisliktir, "3A'da% 5 tol,% 5 tol, 15V'im var.", Ti / Linear / Micrel’in hepsi kendi veri sayfalarında mükemmel derecede iyi tasarımlara sahipler, bu sadece birini seçmekle ilgili bir durum (ve seçim genellikle pek önemli değil). Tabii ki ilk prensiplerden tasarlayabilirim, ancak bunun için para almıyorum.

Aynı şey diğer birçok alt sistem için de geçerlidir.

Daha sonra, "Sadece doğru büyüklük sırasına sahip olması gerekir" kasaları var, cmos için yukarı çekin ve aşağı çekin, gösterge LED'leri için seri dirençler, bunun gibi şeyler. Buradaki olağan uygulamam, gerçekte önemli olduğu birkaç yerde ihtiyaç duyduğum değerleri görene kadar bunları bulmaya bırakmak ve sonra mümkünse bu değerlerden bir şeyler seçmek. "Güç LED'i, yeşil, 12V ray? Tamam, led birkaç volt daha fazla veya daha az düşecek ve muhtemelen 1 - 10mA veya daha fazla aralıkta bir yer istiyorum, bu yüzden K bölgesinin çiftinin herhangi bir yerinde her şey yolunda olacak, oh Bakın, bu filtre için 3k9'luk bir rezistöre ihtiyacım vardı.

Asıl püf noktası, “havadaki parmağın” tahmininin ne zaman kesileceğini bilmemesidir, genellikle filtreler, eşleşen ağlar ve zamanlama devreleri, pll ve önemli faz kaymalarını içeren diğer geri bildirim şeyleri tahmin etmek için muhtemelen kötü yerlerdir. Matematiğinizi gerçekten kazanmanız gereken yerler (Genellikle matlab / scilab / ads işi bitirir, aslında çok basit triglonun ötesindeki standart integral tablolarını hatırlamaya gerek yoktur).

Elektroniğin fiziği buluştuğu yerde son derece nadirdir (ve gerçekleştiğinde çok güzeldir), matematiği karşıladığından emin olur, olur olur, yol kaybı hesaplamaları, gürültü yaparken hesaplamalar, bu tür şeyler, ama belki bir tasarımın% 10'udur, gerisi genellikle çerez kesicidir.

Özellikle bir analog IC kullanırken, tipik olarak veri sayfasında bir veya daha fazla önerilen uygulama devresi olacaktır. Örneğin, şu anda bir proje için bir Qi alıcısı tasarlıyorum . Endüktif döngüdeki kapasitörler, bir dizi değişkene bağlıdır ve veri sayfası, değerlerini belirlemek için bazı denklemler sağlar:

Bu yüzden sadece rakamlara takmak, devreyi taramak ve denemek meselesi.

Analog tasarım için, çoğu bölüm için hesaplamaları yaparız. Kuplaj ve bypass / filtre kapasitörleri gibi bazı şeyler, uygulama için işe yarayacağını bilerek "tipik" bir değer seçebiliriz. Ancak “tipik” in DC, ses ve radyo devreleri için farklı olacağını unutmayın - bu aşina olduğumuz bir şey.

Önyargı ve kazanç dirençleri için genellikle hesaplamaları yaparız. Onları elle yapıyorum, çünkü denklemler basit. Genellikle "yaklaşık 10 kazanç" devresi istiyoruz, bu yüzden oranlar kafanızda yapılabilecek kadar basit ve değerler (1K - 1Meg) devrenin tipi için seçildi.

gerektirdiği doğruluk , bir kişinin kullanacağı yeniden kullanım, sezgisel tasarım ve / veya resmi tasarım miktarını belirleyen şeydir . Her birine bir örnek: ses yükseltici, TV için düşük gürültü yükseltici ve sırasıyla bir radyo teleskopu için ultra düşük gürültü yükseltici. Tasarımınızın ne kadar “biçimsel / doğru” olması gerektiği, uygulamanın ne kadar “kritik” olduğuna (tasarım için ne kadar zaman ve paranın mevcut olduğu) açık olmalıdır.