Cihazlar / cihazlar gerektiğinde nasıl daha fazla akım çekiyor?

Bir masaüstü bilgisayarım olduğunu ve daha fazla işlem gücü gerektiren bir şey yapmaya karar verdiğimi varsayalım. Bu durumda bilgisayarım gücü artırmak için daha fazla akım çekecektir. Akımdaki bu artış nasıl yapılır? Bilgisayarım toplam direnci azaltmak için daha fazla paralel devre açıyor mu? ya da elektronik potansiyometreye ya da başka bir şeye sahipler. Masaüstü bilgisayarda kullanılan teknik fırının sıcaklığını değiştiriyormuşum gibi mi?

Herhangi bir yardım büyük beğeni topluyor.

Daha fazla işlem gücü gerektiren bir şey yapmaya karar verdim. Bu durumda bilgisayarım gücü artırmak için daha fazla akım çekecektir.

Diğer bir yol: bilgisayar daha fazla şey yapar ve sonuç olarak daha fazla güç tüketir.

Bilgisayarım toplam direnci azaltmak için daha fazla paralel devre açıyor mu?

Bu kabaca doğrudur. Bilgisayarlar sürekli olarak sürekli akım akışı üzerinde çalışmazlarsa, dahili saatlerinden kaynaklanan patlamalarda çalışırlar; her eylem, bir transistörü açmak için bir miktar akım çekmeyi veya tekrar kapatmak için bir miktar akım batırmayı içerir. Saniyede milyar kez, milyarlarca transistör. Daha fazla hesaplama daha fazla transistör içerir.

Yüksek seviyede, evet, bilgisayarın daha fazla transistör açması veya daha fazla akım tüketmesi durumunda en azından daha fazla transistörü değiştirmesi haklı. Örneğin, bir donanım çarpanınız varsa ve genellikle bunu kullanmazsanız, çarpandaki transistörler açılmaz ve bu nedenle fazla akım çekmez. Kod şimdi bir çarpma isterse, içindeki transistörler değişmeye başlar ve bu VDD ile toprak arasındaki direnci azaltır. Bu daha fazla akım çekecektir. Akım çekimi VDD voltajını düşürecektir. Şimdi anahtarlama voltaj regülatörü bu voltaj düşüşünü tespit edecek ve yüksek akım kapasitesine ve yaklaşık olarak sabit bir voltaja izin vermek için daha yüksek bir görev çevriminde çalışacaktır.

Geniş yüksek seviyede devreler, çoğu devre sabit voltaj kaynağıyla çalıştığı için dirençlerini düşürerek daha fazla akım ister.

Modern bilgisayarlar, sabit bir durumda olduklarında çok az güç kullanmak üzere tasarlanmış, ancak bir durumdan diğerine geçmek için güç patlaması yapan mantık kapılarını kullanırlar.

Bilgisayar boştaysa, işlemci çoğu zaman uyku durumunda olacaktır. Devrelerin çoğu hiçbir şey yapmaz ve bu yüzden çok az güç tüketir. Aynı şey, grafik kartının GPU'su gibi diğer bileşenler için de geçerlidir.

Daha sonra yapılacak bir şey verirseniz, birdenbire daha fazla iş yapar. Kapılar daha sık açılıp kapanıyor ve bu yüzden daha fazla güç alıyorlar.

Ayrıca, birçok bilgisayar, özellikle dizüstü bilgisayarlar, kullanılmadıkları takdirde bilgisayarın tüm bölümlerini kapatmak için tasarlanmıştır. Örneğin, bir dizüstü bilgisayardaki web kamerası, siz onu kullanan bir uygulamayı açana kadar kapanacaktır.

Yonga düzeyinde güç tüketimi için çeşitli mekanizmalar vardır.

Devreler değiştiğinde, tüm transistörlerde ve ara bağlantılarda (dahili olarak çiplerde ve harici olarak) dahili parazitik kapasitörler vardır. Devre kapasiteleri kapalı konumdan açık konuma getirildiğinde (veya açık konumdan kapalı konuma) getirildiğinde bu kapasitörlerin şarj edilmesi ve deşarj edilmesi gerekir. Kapasitörler küçüktür, ancak milyarlarca kez saniyede milyarlarca kez geçiş yaptığınızda toplanır. (bu güç aslında parazit kapasitörlerde parazit direnci dahil devre elemanı direnci ile dağıtılır)

Tüm devre elemanları da dirençlidir, bu nedenle devrelerin herhangi bir yerinde akım akışı ısı oluşturur ve güç tüketir. Devre düğümleri değiştikçe, yük tarafı cihazlarındaki parazitik kapasitörlerin değiştirilmesi veya deşarj edilmesi gerekir ve bu da, ısı üreten ve güç tüketen akım akışı gerektirir.

Bu iki efektle ilişkili güç tüketimi, iç düğüm değiştirme işlemlerinin sayısına göre değişir, bu da güç tüketiminin işlemcinin ve diğer öğelerin etkinliğine (ve saat hızına) göre değiştiği anlamına gelir.

Entegre devreler içindeki transistörler ve diğer bileşenler de kaçak akıma sahiptir. Bu, işlemci etkin olmadığında hala meydana gelen bir temel (statik) güç tüketimi oluşturur. Birçok modern düşük güç sistemi, bu statik güç tüketimini en aza indirmek için uyku veya etkin olmayan durumlar sırasında işlemci ve diğer yongaların tüm alt sistemlerine giden gücü kapatır.

Bilgisayarlarda güç tüketiminin başka mekanizmaları da vardır (güç kaynağı durgun güç, vb.), Ancak bunlar güç tüketiminin neden değiştiğini ve hiçbir iş yapılmadığında neden hala biraz güç tüketimi olduğunu anlamanıza yardımcı olacaktır.

Bilgisayardaki farklı IC'lerin her biri farklı akım çekimlerine sahip olacaktır. Arduino Uno ve diğer benzer kartlarda kullanılan basit bir 8 bit 16 MHz mikrodenetleyici olan Atmega328P'den bazı veriler.

Bilgisayardaki farklı IC'lerin her biri farklı akım çekimlerine sahip olacaktır. Arduino Uno ve diğer benzer kartlarda kullanılan basit bir 8 bit 16 MHz mikrodenetleyici olan Atmega328P'den bazı veriler.

Örnek: Bekleme modunda beklenen akım tüketimini VCC = 2.0V ve F = 1MHz'de TIMER1, ADC ve SPI etkinken hesaplayın. Önceki bölümde, Üçüncü sütunda Aktif ve Bekleme modunda Tablo Ek Akım Tüketimi (yüzde), TIMER1 için% 14,5, ADC için% 22,1 ve SPI modülü için% 15,7 eklememiz gerektiğini görüyoruz. Şekil Boşta Besleme Akımı ile Düşük Frekans (0.1-1.0MHz) arasında okuma yaparken, boşta akım tüketiminin VCC = 2.0V ve F = 1MHz'de ~ 0.045mA olduğunu bulduk. Boş modda TIMER1, ADC ve SPI etkinken toplam akım tüketimi şunları verir: ICCtotal ≃ 0.045 mA⋅ (1 + 0.145 + 0.221 + 0.157) ≃ 0.069 mA

(Çeşitli tablolara bakmak için veri sayfasının açık olmasına yardımcı olur).

3.2 GHz (200 kat daha hızlı) ve belki de 1.8V çekirdek mantık voltajı (ve çoklu iş parçacığı için 4 veya 8 çekirdek), 3.3V IO voltajı, bellek ve video yonga (lar) ı ve sabit sürücü denetleyicisi ve USB ile çalışan bir bilgisayar için denetleyiciler ve ethernet veya kablosuz denetleyici, hesaplamalar benzer olacaktır, her çip toplama kendi miktarını ekler. Bilgisayar işlemcisinin üzerinde neden büyük bir soğutucu bulunduğunu ve üzerinde bir soğutma fanı hava üflediğini görebilirsiniz.

Olan şey, bilgisayarın güç girişini artırmaması, daha fazla kullanılabilir güç tüketmesidir. Bilgisayarınızdaki her parça, anahtar gibi çalışan küçük transistörlere sahiptir. Onları açık tutmak veya durumlarını değiştirmek için biraz güç gerekir.

Daha iyi veya daha karmaşık bileşenler eklerken, bu transistörleri değiştirmek için gerekli enerji daha fazla olduğu için büyür. Tabii ki, bunun için transistörün boyutu, sızıntı vb. Gibi daha fazla faktör vardır, ancak en temel seviyede bu olan şeydir.

Ayrıca genellikle güç kaynağınız tarafından belirlenen ne kadar güç verilebileceğine dair bir sınır vardır. Bir benzetme olarak şunu hayal edin: Bisiklete binerken içine belirli miktarda enerji koymalısınız. Şimdi daha iyi tekerleklere sahip yeni bir bisiklet elde edersiniz, ancak bu daha fazla güç eklemenizi gerektirir. Daha fazla güç "isteyen" tekerlekler değil. Sadece hareket etmek ve devam etmek gerekiyor. Tabii ki, çok fazla olmadan ortaya çıkmadan önce ne kadar enerji koyabileceğiniz konusunda da bir sınır var. Devam ederseniz kas ağrınız olur.

Bir bilgisayarda çok fazla güç çekilirse, tıpkı dolaşmak için çok fazla enerji harcayan bir bisiklet kullanmaya devam edemeyeceğiniz gibi kararsız hale gelir. Kısacası, ne kadar güç çekmesi gerektiğine karar veren bilgisayar değil, bu gücü güç kaynağından çeken bileşenler ve mümkün olduğunca çok şey sunuyor.

Göstermek için bir resim çizelim (bir bağlantı şeması, bir şematik)

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Yük akımı arttıkça, güç hattı voltajı 99.999 volttan 99.998 volta değişir.

Çok düşük dikkat edin Güç hattının direnci, neredeyse sabit güç hattı voltajının nedenidir.