Uzun bir mesafe için düşük voltajlı (1.2V) yüksek akım (2.6A) nasıl iletilir?


16

1.2V ile bir DSP sağlamak istiyorum. Bu DSP'nin tam yükte 2.6 Amper akıma ihtiyacı vardır. Bu DSP'nin elektriksel özelliklerine dayanan minimum besleme 1,16V'dir, yani güç uçakları, izleri ve konektörlerin neden olduğu maksimum voltaj düşüşü 40 mV'u geçmemelidir.

Benim durumumda, güç kaynağı ve DSP arasındaki mesafe yaklaşık 8000 Mil (~ 20 cm) olduğundan ve bu tedarik 100 mOhms ekleyen iki konektörden geçtiğinden bunu başarmak çok zor buldum, bu yüzden düşüş 260 mV (100m x 2.6A) düzlemlerde empedans sayılmaz. Bir sonraki resimde gösterilen davam için basit bir şema çizdim:

Sorunu göstermek için basit şematik

Sorularım:

  • Toplam mesafe sadece 20 cm mi? veya gerçek mesafeyi 40 cm olacak şekilde dönüşü eklemeliyim? ( Çok daha kötü :( )

  • Bu sorunu nasıl çözebilirim? kaynak ve DSP arasındaki mesafenin 20 cm'den az olamayacağını bilmek. DSP'nin yanına başka bir regülatör eklemeli miyim? veya bu düşüşü telafi etmek için biraz daha büyük bir voltaj üretmek daha mı iyidir? (1.2V besleme ihtiyacı olan ve DSP'den farklı mesafelerde olan başka bileşenler de vardır).

  • Yukarıdaki resimde R (Düzlem) olarak gösterilen düzlem empedansını nasıl hesaplayabilirim?

# Düzenleme 1:

1. nokta ile ilgili olarak, tamam, şimdi toplam mesafe maalesef 40 cm'dir.

Yüksek direncin ana faktörü olan konektör direncini azaltmak için bir çözüm düşündüm. Konektörler veri sayfasına göre, pimin direnci 25 mOhm'dur, ekstra ücretsiz pinlerim var, bu yüzden 1.2V'yi iletmek için 8 Pin kullanacağım, böylece şimdi 8'e bölünecek, ancak şimdi soru, Bu direncin sadece pim için mi olduğunu yoksa çiftleşme sonrası toplam mı olduğunu bilmiyor musunuz? ve çiftleşmeden sonra seri veya paralel direnç olarak mı ele alınmalılar?


2
Birincisi, DSP'nin GND'si dönüş hattındaki voltajdan etkilenecek gong'dur, bu yüzden çok daha yüksek olacaktır. Bu, pratikte giriş üzerinde daha yüksek voltaj olması gerektiği anlamına gelir. Tüm durum bana sadece "DSP'nin yanında regülatör" diye bağırıyor, ancak DSP'nin yakınında gürültü problemleri bekliyorsanız, bir anahtarlayıcı tasarım almak zor olacak ve doğrusal bir tane bulmak zor olacak.
AndrejaKo

Uçak empedansına gelince, kartınız varsa böyle bir şey deneyebilirsiniz: Sabit bir akım kaynağı alın, 1 A olarak ayarlayın, güç kaynağı yerine bağlayın, DSP'nin Vcc ve GND pedlerini kısaltın ve voltaj düşüşünü ölçün kaynak ve Vcc pimi arasında ve daha sonra GND pimi ve kaynağın diğer ucu arasında. Bundan, direnci hesaplamak kolay olmalı ve çoğu multimetre, düşük gerilimleri ölçmede düşük dirençleri ölçmekten daha iyi olmalıdır. Diyelim ki LM317 kullanarak basit bir sabit akım kaynağı yapabilirsiniz.
AndrejaKo

1
Direnci ölçemiyorsanız, İnternet'teki bakır direnç tablolarından birini bularak uçakların direncini hesaplamayı deneyebilir ve ardından tablonun türüne bağlı olarak bakırın (veya yüzey alanının) hacmini hesaplayabilirsiniz. olsun) ve sonra bakırın özgül direnci ile çarpın
AndrejaKo

Andrejako, bu bana iyi bir cevap gibi geliyor.
Kellenjb

1
Bağlantı direnci eşlenmiş pim ve soket içindir. Onlardan N kullanırsanız, direnç N HAKKINDA N azalır.
Russell McMahon

Yanıtlar:


19

Genel olarak, nihai düzenlenmiş gücü herhangi bir mesafeye itmeye çalışmak iyi bir fikir değildir. Senin durumunda açıkça işe yaramaz. Evet, dönüş yolu, yük ile seri olduğu için toplam dirence katkıda bulunur. Pozitif beslemede konektörlerin olması, ancak toprakta olmaması gariptir. Bu sabit bir kurulumsa, neden kabloları bir uçtan diğer uca lehimlemesiniz?

Özellikle düşük voltaj ve yüksek akımlarda, dağıtılmış regüle güç ihtiyacını ele almanın daha iyi bir yolu, kabaca düzenlenmiş daha yüksek bir voltaj dağıtmak ve nihai olarak sıkı bir şekilde ayarlanmış voltajı yerel olarak yapmaktır. Bu iki yararlı şey yapar:

  1. Daha yüksek voltajın dağılmasındaki düşüş önemli olmayacaktır, çünkü nihai voltaj için yine de düzenlenecektir. Diğer voltajın en azından o regülatörün düzgün çalışması için gereken minimum seviyede olduğundan emin olmanız gerekir, ancak bu tavan boşluğu genellikle kolayca inşa edilebilir.

  2. Yerel regülatörlerin anahtarlayıcı olması durumunda, daha yüksek voltajın daha az akımı olacaktır, bu da mesafe boyunca daha az voltaj düşüşüne sahip olacağı, daha az güç harcanması ve ele alınması gereken ısı ile anlamına gelir.

Peki 1.2V kaynağınız nereden geliyor? Bir yerde bir kova dönüştürücü ile muhtemelen daha yüksek bir voltajınız var. Bu yüksek voltajı mesafe üzerinden gönderin ve doğrudan DSP'ye bir kova regülatörü yerleştirin. Bunun ana karttaki 1.2V beslemedeki gereksinimleri rahatlattığını unutmayın. İki küçük kova regülatörü hala bir büyük olandan daha pahalı olacaktır, ancak her ikisinin de daha küçük olmasına izin vermek biraz yardımcı olacaktır. Ayrıca ısıyı herhangi bir kayıptan dağıtır, bu da genellikle başa çıkmayı kolaylaştırır.

Yorumunuza yanıt olarak eklendi:

Gerçekten yerel bir regülatörü yüke koyamazsanız, bir sonraki en iyi şey bir his çizgisinin geri gelmesidir. Bu hat, uzaktaki gerçek voltajın ana karttaki regülatöre geri döndüğünü bildirir. Bu voltaj geri besleme olarak kullanılır, böylece uzak uçtaki voltaj düzenlenmiş olandır. Böylece regülatördeki voltaj, yük yolundaki voltaj düşüşünün üstesinden gelmek için gerektiğinde otomatik olarak daha yüksek olacaktır. Duyu hattı bu voltaj düşüşlerini yaşamaz çünkü akım çok az akar. Bu sadece bir voltaj geri bildirim sinyalidir.

Toprak bağlantısı da önemli bir voltaj düşüşüne sahipse, daha zor olur. Bazen iki duyu hattı kullanır ve güç kaynağında onlara farklı davranırsınız. Bazen ileri ve geri voltaj düşüşlerinin yaklaşık olarak eşit olacağını ve algılama devresine biraz kazanç kazandığını varsayabilirsiniz. Bazen, nominal toplam voltaj düşüşünü telafi etmek için kaynağın çıkışını biraz daha yüksek bir değere ayarlarsınız ve çevresinde aktif olarak düzenlemeye çalışmazsınız.


1
Çok teşekkürler Olin, bana şemaları çizerken yaptığım bir hatayı ve sonuç olarak hesaplamalarda bir hatayı gösterdiniz! Güç hattına aynı dirençleri dönüş yoluna eklemeli ve yeniden hesaplamalıyım. Son regüle edilen sarf malzemelerinin bu düşük voltajlarda özel olarak yüke yakın olmasının çok daha iyi olduğunu kabul ediyorum, ancak mekanik kısıtlamalar beni iki panoya bölmeye zorladı ve güç regülatörlerinin yakınına yerleştirmek için yeterli alan yok yükler: /
Abdella

1
Vay canına, o kadar! Regülatörümde bu anlamda çizgi var, kullanacağım. Bu pimi DSP'ye bağlamak için en uygun yol var mı? DSP'nin birkaç 1.2V pini olduğundan, onu en uzak pime bağlamalıyım? Regülatörün veri sayfasını kontrol ettim ancak karmaşık IC'lere bağlantı hakkında hiçbir not yoktu. Çok teşekkürler!
Abdella

1
@Abdella 1.2V pimlerinin tümünü birbirine bağlamanız gerekir. Sonra gücü
Brad Gilbert

@BradGilbert Kullandığım anahtarlama regülatöründe + Sense ve -Sense vardır ve + Sense'nin yüke yakın ve -Sense'in kaynağa yakın GND'ye bağlanması gerektiğini önerirler. Sorun, 1.2V'ye ihtiyaç duyan bir FPGA olması, bu nedenle hem DSP hem de FPGA, 1.2V düzlemine bağlı. Ve her birinde onlarca 1.2V pin var. Bu yüzden bu duyu sinyalinin en iyi bağlantısının ne olduğunu belirleyemiyorum ?!
Abdella

2
@Abdella: Tüm bu çeşitli pimler bir düzleme bağlanırsa, aralarında çok az voltaj olacaktır. Ana nokta, konektörler arasındaki voltaj düşüşünü telafi etmektir. Duyu hattını son kartta düzlemde herhangi bir yere bağlamak (tüm konektörlerden sonra) yeterince iyi olmalıdır. Bağlantıyı tüm pimlerin ortasına yakın bir yerde yapın, ancak bu çok rahatsız edici ise endişelenmeyin. Son birkaç mV, konektörler nedeniyle 100'lerin mV'sine baktığınız sürece önemli olmamalıdır.
Olin Lathrop

7

Bağlantı direnci eşlenmiş pim ve soket içindir. Onlardan N kullanırsanız, direnç N HAKKINDA bir faktör kadar azalır.

Regülatörün DSP'nin yakınında olmasını gerçekten istiyorsun. İki konnektörünüz varsa ve ana direnç ise (durumda olduğu gibi), durum, yaş, sıcaklık ve daha fazlasına karşı dirençte değişecek ve belirsiz bir sonuç verecektir.

Konektörler 100 miliohm eklerse ve 2.6A'ya sahipseniz, 260 miliVolt düşüş elde edersiniz. 40 mV maksimum tolere edilebilir voltaj ise, sonsuz dönüş arka paneli ekleyebilir ve yine de 260/40 ~ = 6.5: 1 ile spesifikasyonların üzerinde olacaktır. Bu konnektörü sadece voltajı izin verilen bir seviyeye düşürmek ve daha sonra devrenin geri kalanını ve başa çıkmak için dönüş yolunu elde etmek için en az 6.5 paralel pim çiftine ihtiyacınız olacaktır. Eğer 50 milliohm değeri aslında tipik bir ortalama değer ise, neredeyse zor durumda kalırsınız. Dönüş yolunda 50 miliohm'da eşit sayıda konektör varsa, sorun imkansız hale gelir.

["Hiçbir şey imkansız değildir!" Belirli spor ayakkabıları yaparsanız, ancak burada imkansız. ]

Regülatörü DSP'ye getiremiyorsanız, uygulanabilir bir çözüm uzaktan veya "Kelvin" algılamasını kullanmaktır. yani akım taşımayan yüke bir voltaj algılama hattı çalıştırın ve besleme voltajını uygun şekilde ayarlayın. Bunu yapmak basit olsa da, duyu devresinin ASLA açık devreye girmesini istemezsiniz (voltaj dengelemek için yükseleceği için) ve duyu devresindeki gürültü vb. Zor değil, ama ....


Teşekkürler Russell, veri sayfasından bahsi geçen pim direncinin montajlı parçalar için olduğunu nasıl bilebilirim? Açıkça ifade edildiğini bulamıyorum ya da bu veri sayfalarında bahsetmenin bilinen bir yolu mu?
Abdella

1
@Abdella - konektör temas direnci yalnızca bir konektör çifti olarak kabul edildiğinde anlamlıdır. yani temas içine - arayüz üzerinden diğer temasa - diğer PCB'ye. t Direnci belirlenen gerçek tahtadan tahtaya geçiş noktasıdır. Konektör direncinin gövdesi, temaslar arası dirence kıyasla düşük olacaktır.
Russell McMahon

Evet Russell, haklısın, üreticiyle iletişime geçtim ve dediğin gibi cevap verdiler. Tekrar teşekkürler.
Abdella
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.