nuacht

Tá toilleoirí ar cheann de na comhpháirteanna is coitianta a úsáidtear ar chláir chiorcaid. De réir mar a leanann líon na ngléasanna leictreonacha (ó fhóin phóca go gluaisteáin) ag méadú, is amhlaidh atá an t-éileamh ar toilleoirí. Chuir paindéim Covid 19 isteach ar an slabhra soláthair comhpháirteanna domhanda ó leathsheoltóirí go comhpháirteanna éighníomhacha, agus tá ganntanas soláthair ag toilleoirí1.
Is furasta cainteanna ar an ábhar toilleoirí a iompú isteach i leabhar nó i bhfoclóir. Ar dtús, tá cineálacha éagsúla toilleoirí ann, mar shampla toilleoirí leictrealaíoch, toilleoirí scannáin, toilleoirí ceirmeacha agus mar sin de. Ansin, sa chineál céanna, tá ábhair tréleictreach éagsúla ann. Tá ranganna éagsúla ann freisin. Maidir leis an struchtúr fisiceach, tá cineálacha toilleora dhá chríoch agus trí chríochfort ann. Tá toilleoir cineál X2Y ann freisin, atá go bunúsach le péire de na toilleoirí Y cuimsithe i gceann amháin. Cad mar gheall ar shár-toilleoirí? Is é fírinne an scéil, má shuíonn tú síos agus má thosaíonn tú ag léamh treoracha roghnúcháin toilleora ó mhonaróirí móra, is féidir leat an lá a chaitheamh go héasca!
Ós rud é go bhfuil an t-alt seo faoi na bunghnéithe, úsáidfidh mé modh difriúil mar is gnách. Mar a luadh níos luaithe, is féidir treoracha roghnúcháin toilleora a fháil go héasca ar láithreáin ghréasáin soláthraithe 3 agus 4, agus de ghnáth is féidir le hinnealtóirí allamuigh an chuid is mó de na ceisteanna a bhaineann le toilleoirí a fhreagairt. San Airteagal seo, ní dhéanfaidh mé an méid is féidir leat a fháil ar an Idirlíon arís, ach léireoidh mé conas toilleoirí a roghnú agus a úsáid trí shamplaí praiticiúla. Clúdófar freisin gnéithe áirithe de roghnú an toilleora nach bhfuil mórán aithne orthu, amhail díghrádú toilleas. Tar éis duit an t-alt seo a léamh, ba cheart go mbeadh tuiscint mhaith agat ar úsáid toilleoirí.
Blianta ó shin, nuair a bhí mé ag obair i gcuideachta a rinne trealamh leictreonach, bhí ceist agallaimh againn d'innealtóir leictreonaice cumhachta. Ar léaráid scéimreach an táirge atá ann faoi láthair, cuirfimid ceist ar na hiarrthóirí ionchasacha “Cad é feidhm an toilleora leictrealaíoch nasc DC?” agus “Cad é feidhm an toilleora ceirmeach atá suite in aice leis an tslis?” Tá súil againn gurb é an freagra ceart an toilleoir bus DC A úsáidtear le haghaidh stórála fuinnimh, úsáidtear toilleoirí ceirmeacha le haghaidh scagadh.
Léiríonn an freagra “ceart” atá á lorg againn go bhféachann gach duine ar an bhfoireann dearaidh ar toilleoirí ó pheirspictíocht chiorcaid shimplí, ní ó pheirspictíocht theoiric allamuigh. Níl dearcadh an teoiric chiorcaid mícheart. Ag minicíochtaí íseal (ó cúpla kHz go cúpla MHz), is féidir le teoiric chiorcaid an fhadhb a mhíniú go maith de ghnáth. Tá sé seo amhlaidh toisc go bhfuil an comhartha go príomha i mód difreálach ag minicíochtaí níos ísle. Ag baint úsáide as teoiric chiorcaid, is féidir linn an toilleoir a thaispeántar i bhFíor 1 a fheiceáil, áit a ndéanann an fhriotaíocht sraithe coibhéiseach (ESR) agus ionduchtacht sraith choibhéiseach (ESL) impedance an toilleora a athrú le minicíocht.
Míníonn an tsamhail seo go hiomlán feidhmíocht an chiorcaid nuair a aistrítear an ciorcad go mall. Mar sin féin, de réir mar a mhéadaíonn an minicíocht, éiríonn rudaí níos mó agus níos casta. Ag pointe éigin, tosaíonn an chomhpháirt neamhlíneacht a thaispeáint. Nuair a mhéadaíonn an minicíocht, tá a theorainneacha ag an tsamhail LCR simplí.
Sa lá atá inniu ann, dá gcuirfí an cheist agallaimh chéanna orm, chaithfinn mo spéaclaí breathnóireachta teoirice allamuigh agus déarfainn gur feistí stórála fuinnimh an dá chineál toilleora. Is é an difríocht ná gur féidir le toilleoirí leictrealaíoch níos mó fuinnimh a stóráil ná toilleoirí ceirmeacha. Ach i dtéarmaí tarchur fuinnimh, is féidir le toilleoirí ceirmeacha fuinneamh a tharchur níos tapúla. Míníonn sé seo cén fáth go gcaithfear toilleoirí ceirmeacha a chur in aice leis an sliseanna, toisc go bhfuil minicíocht lasctha níos airde agus luas lasctha níos airde ag an sliseanna i gcomparáid leis an bpríomhchiorcad cumhachta.
Ón dearcadh seo, ní féidir linn ach dhá chaighdeán feidhmíochta a shainiú le haghaidh toilleoirí. Is é ceann amháin cé mhéad fuinnimh is féidir leis an toilleoir a stóráil, agus an ceann eile cé chomh tapa agus is féidir an fuinneamh seo a aistriú. Braitheann an dá cheann ar mhodh déantúsaíochta an toilleora, an t-ábhar tréleictreach, an nasc leis an toilleoir, agus mar sin de.
Nuair a bhíonn an lasc sa chiorcad dúnta (féach Fíor 2), léiríonn sé go dteastaíonn fuinneamh ón bhfoinse cumhachta ón ualach. Cinneann an luas a dhúnann an lasc seo an phráinn atá leis an éileamh ar fhuinneamh. Ós rud é go dtaistealaíonn fuinneamh ag luas an tsolais (leath luas an tsolais in ábhair FR4), tógann sé am chun fuinneamh a aistriú. Ina theannta sin, tá neamhréir impedance idir an fhoinse agus an líne tarchurtha agus an t-ualach. Ciallaíonn sé seo nach n-aistreofar fuinneamh riamh in aon turas amháin, ach i dturais bhabhta iolracha5, agus is é sin an fáth nuair a athraítear an lasc go tapa, feicfimid moilleanna agus fáinneáil sa tonnform lasctha.
Fíor 2: Tógann sé am chun fuinneamh a iomadú sa spás; is cúis le heasaontas impedance ilturais bhabhta aistrithe fuinnimh.
Ós rud é go dtógann seachadadh fuinnimh am agus go dtógann turais bhabhta iolracha in iúl dúinn go gcaithfimid an fuinneamh a bhogadh chomh gar agus is féidir don ualach, agus ní mór dúinn bealach a aimsiú chun é a sheachadadh go tapa. Déantar an chéad cheann a bhaint amach de ghnáth tríd an achar fisiceach idir an t-ualach, an lasc agus an toilleoir a laghdú. Baintear an dara ceann amach trí ghrúpa toilleoirí a bhailiú leis an gcosc is lú.
Míníonn teoiric allamuigh freisin cad is cúis le torann mód coitianta. I mbeagán focal, gintear torann mód coitianta nuair nach gcomhlíontar éileamh fuinnimh an ualaigh le linn an aistrithe. Mar sin, soláthrófar an fuinneamh a stóráiltear sa spás idir an t-ualach agus na seoltóirí in aice láimhe chun tacú leis an éileamh céim. Is é an spás idir an t-ualach agus na seoltóirí in aice láimhe an rud a dtugaimid toilleas seadánach/comhpháirteach air (féach Fíor 2).
Bainimid úsáid as na samplaí seo a leanas chun a léiriú conas toilleoirí leictrealaíoch, toilleoirí ceirmeacha ilchiseal (MLCC), agus toilleoirí scannáin a úsáid. Úsáidtear teoiric chiorcaid agus réimse araon chun feidhmíocht na dtoilleoirí roghnaithe a mhíniú.
Úsáidtear toilleoirí leictrealaíoch go príomha sa nasc DC mar phríomhfhoinse fuinnimh. Braitheann rogha an toilleora leictrealaíoch go minic ar:
Maidir le feidhmíocht EMC, is iad na tréithe is tábhachtaí a bhaineann le toilleoirí ná tréithe impedance agus minicíochta. Braitheann astaíochtaí seolta ar mhinicíocht íseal i gcónaí ar fheidhmíocht an toilleora naisc DC.
Braitheann impedance an nasc DC ní hamháin ar ESR agus ESL an toilleora, ach freisin ar limistéar an lúb teirmeach, mar a thaispeántar i bhFíor 3. Ciallaíonn limistéar lúb teirmeach níos mó go dtógann an t-aistriú fuinnimh níos faide, mar sin tá feidhmíocht. beidh tionchar.
Tógadh tiontaire DC-DC céim síos chun é seo a chruthú. Déanann an socrú tástála EMC réamh-chomhlíonta a thaispeántar i bhFíor 4 scanadh astaíochtaí seolta idir 150kHz agus 108MHz.
Tá sé tábhachtach a áirithiú go bhfuil na toilleoirí a úsáidtear sa chás-staidéar seo go léir ón monaróir céanna chun difríochtaí i dtréithe bacainní a sheachaint. Agus an toilleoir á sádráil ar an PCB, déan cinnte nach bhfuil aon luaidhe fada ann, mar go méadóidh sé seo ESL an toilleora. Taispeánann Figiúr 5 na trí chumraíocht.
Léirítear torthaí astaíochtaí seolta na dtrí chumraíocht seo i bhFíor 6. Is féidir a fheiceáil, i gcomparáid le toilleoir amháin 680 µF, go mbaineann an dá toilleoir 330 µF feidhmíocht laghdaithe torainn de 6 dB thar raon minicíochta níos leithne.
Ón teoiric chiorcaid, is féidir a rá, trí dhá thoilleoir a nascadh go comhthreomhar, go ndéantar an dá ESL agus an ESR a leath. Ó thaobh na teoirice réimse, ní hamháin go bhfuil foinse fuinnimh amháin ann, ach soláthraítear dhá fhoinse fuinnimh don ualach céanna, ag laghdú go héifeachtach an t-am tarchurtha fuinnimh iomlán. Ag minicíochtaí níos airde, áfach, laghdóidh an difríocht idir dhá thoilleoir 330 µF agus toilleoir 680 µF amháin. Tá sé seo toisc go léiríonn torann ardmhinicíochta freagairt fuinnimh céim neamhleor. Nuair a bhíonn toilleoir 330 µF á bhogadh níos gaire don lasc, laghdóimid an t-am aistrithe fuinnimh, rud a mhéadaíonn go héifeachtach freagra céim an toilleora.
Insíonn an toradh ceacht an-tábhachtach dúinn. Go ginearálta ní thacófar leis an éileamh céime ar níos mó fuinnimh má mhéadaítear toilleas toilleora aonair. Más féidir, bain úsáid as roinnt comhpháirteanna capacitive níos lú. Tá go leor cúiseanna maithe leis seo. Is é an chéad cheann costas. Go ginearálta, maidir leis an méid pacáiste céanna, méadaíonn costas toilleora go heaspónantúil leis an luach toilleas. D’fhéadfadh sé go mbeadh sé níos costasaí toilleoir amháin a úsáid ná roinnt toilleoir níos lú a úsáid. Is é an dara chúis méid. De ghnáth is é an fachtóir teorannú i ndearadh táirgí ná airde na gcomhpháirteanna. Maidir le toilleoirí mór-acmhainne, is minic a bhíonn an airde ró-mhór, nach bhfuil oiriúnach le haghaidh dearadh táirgí. Is é an tríú cúis ná an fheidhmíocht EMC a chonaic muid sa chás-staidéar.
Fachtóir eile le breithniú agus toilleoir leictrealaíoch á úsáid agat ná nuair a nascann tú dhá thoilleoir i sraith chun an voltas a roinnt, beidh friotóir cothromaithe 6 de dhíth ort.
Mar a luadh níos luaithe, is feistí beaga iad toilleoirí ceirmeacha ar féidir leo fuinneamh a sholáthar go tapa. Is minic a chuirtear an cheist orm "Cé mhéad toilleoir atá de dhíth orm?" Is é freagra na ceiste seo ná maidir le toilleoirí ceirmeacha, níor cheart go mbeadh an luach toilleas chomh tábhachtach sin. Is é an rud is tábhachtaí anseo ná a chinneadh cé chomh minic is leor an luas aistrithe fuinnimh do d’iarratas. Má theipeann ar an astaíocht seolta ag 100 MHz, ansin beidh an toilleoir leis an bac is lú ag 100 MHz ina rogha maith.
Is míthuiscint eile é seo ar MLCC. Chonaic mé go gcaitheann innealtóirí go leor fuinnimh ag roghnú toilleoirí ceirmeacha leis an ESR agus an ESL is ísle sula nascann siad na toilleoirí leis an bpointe tagartha RF trí rianta fada. Is fiú a lua go bhfuil an ESL de MLCC de ghnáth i bhfad níos ísle ná an ionduchtais nasc ar an gclár. Is é ionduchtacht naisc fós an paraiméadar is tábhachtaí a dhéanann difear do bhac ardmhinicíochta toilleoirí ceirmeacha7.
Léiríonn Fíor 7 drochshampla. Tugann rianta fada (0.5 orlach ar fad) isteach 10nH ionduchtaithe ar a laghad. Léiríonn an toradh insamhalta go dtiocfaidh impedance an toilleora i bhfad níos airde ná mar a bhíothas ag súil leis ag an bpointe minicíochta (50 MHz).
Ceann de na fadhbanna a bhaineann le MLCCanna ná go mbíonn siad ag teacht leis an struchtúr ionduchtach ar an gclár. Is féidir é seo a fheiceáil sa sampla a thaispeántar i bhFíor 8, áit a dtugann úsáid MLCC 10 µF athshondas isteach ag thart ar 300 kHz.
Is féidir leat athshondas a laghdú trí chomhpháirt a roghnú le ESR níos mó nó go simplí friotóir luach beag (amhail 1 ohm) a chur i sraith le toilleoir. Úsáideann an cineál modh seo comhpháirteanna caillteacha chun an córas a shochtadh. Is é modh eile luach toilleas eile a úsáid chun an t-athshondas a aistriú go pointe athshondais níos ísle nó níos airde.
Úsáidtear toilleoirí scannáin i go leor iarratais. Is iad na toilleoirí is rogha le haghaidh tiontairí DC-DC ardchumhachta agus úsáidtear iad mar scagairí faoi chois EMI trasna línte cumhachta (AC agus DC) agus cumraíochtaí scagtha comh-mhóid. Glacaimid X toilleoir mar shampla chun cuid de na príomhphointí a bhaineann le húsáid toilleoirí scannáin a léiriú.
Má tharlaíonn teagmhas borrtha, cuidíonn sé leis an strus buaicvoltais ar an líne a theorannú, mar sin de ghnáth úsáidtear é le forlíontán voltais neamhbhuan (TVS) nó le héagsúlacht ocsaíd miotail (MOV).
B'fhéidir go bhfuil a fhios agat seo go léir cheana féin, ach an raibh a fhios agat gur féidir luach toilleas X toilleora a laghdú go suntasach le blianta úsáide? Tá sé seo fíor go háirithe má úsáidtear an toilleoir i dtimpeallacht tais. Chonaic mé nach dtagann luach toilleas an toilleora X ach go dtí cúpla faoin gcéad dá luach rátáilte laistigh de bhliain nó dhó, agus mar sin chaill an córas a dearadh ar dtús leis an toilleoir X an chosaint go léir a d'fhéadfadh a bheith ag an toilleoir tosaigh.
Mar sin, cad a tharla? Féadfaidh aer taise sceitheadh ​​isteach sa toilleoir, suas an sreang agus idir an bosca agus an cumaisc photaí eapocsa. Is féidir an mhiotalú alúmanaim a ocsaídiú ansin. Is inslitheoir maith leictreach é Alúmana, rud a laghdaíonn toilleas. Is fadhb í seo a bheidh ag gach toilleoir scannán. Is í an cheist a bhfuil mé ag caint faoi tiús scannáin. Úsáideann brandaí toilleora creidiúnacha scannáin níos tiús, rud a fhágann go mbíonn toilleoirí níos mó ná brandaí eile. Déanann an scannán níos tanaí an toilleoir chomh láidir le ró-ualach (voltas, sruth nó teocht), agus ní dócha go leigheasfaidh sé é féin.
Mura bhfuil an toilleoir X ceangailte go buan leis an soláthar cumhachta, ní gá duit a bheith buartha. Mar shampla, le haghaidh táirge a bhfuil athrú crua idir an soláthar cumhachta agus an toilleoir, d'fhéadfadh go mbeadh méid níos tábhachtaí ná an saol, agus ansin is féidir leat toilleoir níos tanaí a roghnú.
Mar sin féin, má tá an toilleoir ceangailte go buan leis an bhfoinse cumhachta, caithfidh sé a bheith an-iontaofa. Níl an ocsaídiú toilleoirí dosheachanta. Má tá an t-ábhar eapocsa toilleora ar chaighdeán maith agus nach minic a bhíonn an toilleoir faoi lé teochtaí foircneacha, ba cheart go mbeadh an titim sa luach íosta.
San Airteagal seo, tugadh isteach an chéad tuairim teoiric réimse na dtoilleoirí. Léiríonn samplaí praiticiúla agus torthaí ionsamhlúcháin conas na cineálacha toilleora is coitianta a roghnú agus a úsáid. Tá súil agam go gcabhróidh an fhaisnéis seo leat tuiscint níos cuimsithí a bhaint as ról na dtoilleoirí i ndearadh leictreonach agus EMC.
Is é an Dr. Min Zhang bunaitheoir agus príomhchomhairleoir EMC Mach One Design Ltd, cuideachta innealtóireachta atá bunaithe sa RA a dhéanann sainfheidhmiú ar chomhairliúchán, fabhtcheartú agus oiliúint EMC. Chuaigh a chuid eolais dhomhain ar leictreonaic cumhachta, leictreonaic dhigiteach, mótair agus dearadh táirgí chun sochair do chuideachtaí ar fud an domhain.
Is é In Compliance an phríomhfhoinse nuachta, faisnéise, oideachais agus inspioráide do ghairmithe innealtóireachta leictreachais agus leictreonaí.
Cumarsáid Feithicleach Aeraspáis Oideachas Leictreonaic Tomhaltóra Tionscal Fuinnimh agus Cumhachta Teicneolaíocht Faisnéise Míochaine Míleata agus Cosaint Náisiúnta