Өндөр дамжуулалтын давтамжийн шугаман драйвер: зарчим, давуу талууд, үндэсний ажиллах үзүүлэлтүүдийн тайлбар

Өндөр хурдны шугаман драйверүүд яаж ажилладаг вэ: үндэсний зарчимууд ба ажиллах хязгаарууд

Шугаман ба дамжуулалтын зохицуулалт: яагаад өндөр давтамжийн ажиллах горим шугаман чанарыг дахин тодорхойлохыг шаардаж буй вэ

Хурц хурдны шугамын жолооч нь цахилгаан эрчим хүчээр хөдөлгөөнд орж, хөдөлгөөнд орж, хөдөлгөөнд орж, хөдөлгөөнд орж, хөдөлгөөнд орж, хөдөлгөөнд орж, хөдөлгөөнд орж, хөдөлгөөнд орж, хөдөлгөөнд орж, хөдөлгөөнд Харин тэд цахилгаан эрчим хүчийг дамжуулах транзисторуудаар тасралтгүй урсгадаг. Энэ арга нь доромжлох шуугианг арилгадаг ч 500 кГц-ээс дээш үед шинэ толгой өвдөлт үүсгэдэг. Эдгээр өндөр давтамжтай үед эдгээр халдварын халдварын хүчин чадлууд үйл ажиллагаагаа эхлүүлж цахилгаан магнитын саад нь томоохон асуудал болдог. Бүх систем нь даралтыг дамжин өнгөрөх элементээр дамжуулах, энэ нь удирдлагын бүлэг нь үе шатны өөрчлөлтийг хэрхэн нөхөн төлж байгаатай анхааралтай нийцүүлэх хэрэгтэй. Жишээ нь 1 МГц-ийн үйл ажиллагааг авч үзье. Нано секундээр хэмжигддэг багахан хаалганы тоноглолтын хойшилтууд ч гэсэн зохицуулалтын нарийвчлал бүрэн алдаж, шугамын талаарх хуучин сургуулийн таамаглал олонх нь зүгээр л ажиллахгүй болно. Эдгээр хурдтай хурдны ±0.5%-ийн гүйцэтгэлийн үзүүлэлтийг олж авахын тулд инженерүүд зөвхөн параметрүүдийг энд тэнд нь өөрчлөхөөс илүү, транзисторын сонголтоос эхлээд эргэн иргэний эргэлтийн үйл явцыг хэрхэн хийх талаар бүгдийг дахин бодож үзэх хэрэгтэй.

Дамжуулах транзисторын динамика, урвуу холбоосын гүйрэлт, 1 МГц-с илүү давтамжийн тогтвортой байдал

Өндөр дамжуулагч транзисторууд дүүрэн байх үед хэрхэн зангаадаг нь түлшүүрний даралт хэр тогтвортой байсаар байгаа нь шууд нөлөөлдөг, ялангуяа давтамж 1 МГц-ийг давсан тохиолдолд. ачаалал хурдан өөрчлөгдөж байвал дулаан зөв арилгахад хангалттай цаг хугацаа байдаггүй. Энэ нь дулаан халдварын магадлалыг огцом нэмэгдүүлдэг. Тогтвортой үйл ажиллагаа явуулахын тулд систем ямар ч давтамжтай ажиллахаас дор хаяж 30 хувиар хурдан үйл ажиллагаа явуулдаг эргэн ирэлтийн бүлэгүүд хэрэгтэй. Энэ нь 5 нано секунд эсвэл түүнээс бага хугацаанд хариулах чадвартай алдааг нэмэгдүүлэх хүчтэй хэрэглэгчид шаардагдана. Энэ жижиг хүрэлний бүлэгүүд нь хэвлэсэн тойрог товчоонд байдаг уу? Тэд 800 кГц-ийн эрчимтэй үедээ хальсны хажуугаар идэж эхэлдэг паразит идэвхтэй байдлыг бий болгодог. Тийм ч учраас бодын график нь бодит ачаалал өөрчлөгдөх үед ашиг орлогын маржин (ажсан 10 дБ-ээс дээш байх ёстой) болон фазаны маржин (45 градусээс дээш байх ёстой) хоёулаа шалгах нь маш чухал болдог. Бүх эрчим хүчний алдагдалтын 70 хувь нь энэ өндөр хурдтай үед дамжуулах элементийн дотор л болдог. Тиймээс дулааны дулаанжуулалт нь зүгээр л сайхан зүйл биш, харин ч бидний эргэлтүүд цаг хугацааны явцад найдвартай ажиллахыг хүсвэл маш шаардлагатай.

Өндөр хурдны шугаман драйверүүдийн түлхүүр давуу талууд нь орчин үеийн цахилгаан системүүдэд

Багасгаж хэмжээлэх давуу талууд: бага хэмжээт конденсаторууд, багасгаж хэмжээлэх ПХБ талбай, багасгаж хэмжээлэх паразит мэдзүүрлүүд

Системүүд өндөр давтамжид илүү үр дүнтэй ажиллах үед түүн доторх бүх компонентүүдийн хэмжээ нь илүү бага болж, нийтдөө бүх системийн хэмжээ багасна. Хурдхан, хүнд электролит конденсаторуудыг бага ESR-тэй жижиг сэрэмжлүүр конденсаторуудаар орлуулж болно, үүн дотор хэвлэн хийсэн цахилгаан схемын хавтас (PCB) дээр шаардагдах зайг хүртэл 40%-иар багасгаж болно. Оролцож буй деталүүдийн тоо багасах үед түүн доторх хүссэн биш индуктив ба бага багтаамж чинь хооронд нь естественно багасна. Энэ нь миллиметр бүр тооцоогдож буй төвөгтэй бага зайтай газруудад, жишээлбэл, хувцасны медицин төхөөрөмжүүд эсвэл Интернетын холбоосын ирмүүд (IoT) дээр сүлжээний ирмүүд дээр ашиглагдах жижиг сенсоруудад их утга үүрдэг. Үүн дотор хамгийн чухал нь, хүчдлийн түүшлүүр хөдөлгөөн (switching noise) үүсгэхгүй үед үйлдвэрлэгчдэд үнэт ЭМИ шүүртүүрүүд суулгах ёсгүй, мөн мэдээллийн хүүрдүүр зонуудын орчимд металлын хамгаалалт нэмж үүрдэг. Үүн дотор хавтас дээрх зайг илүү багасгаж, бүх зохицуулалтын шаардлагуудыг хангаж, зэрэгцээд сайн сигналын чанарыг хадгалж болно.

Түүшлүүр хөдөлгөөнгүй шилжилтийн хариу үйлдэл ба нарийн хөдөлгөөнүүд, аналог ачаалалд зориулан бага хүчдлийн хөдөлгөөн

Өндөр хурдны шугамын драйверүүд микро секундэд хариу өгдөг. Энэ нь хэвийн шугамын эсвэл шилжилтэд суурилсан хувилбаруудаас 10 дахин хурдан байдаг. Энэ нь юу гэсэн үг вэ? Эдгээр жолооч нар ачааны гэнэтийн өөрчлөлттэй тулгарсан ч гэсэн 0.8 хувьтай тогтвортой байдаг. Энэ нь лазер байршуулал тогтоох үе шат болон роботын хөдөлгөөнчүүдийг хамарсан хэтрүүлэн шилжих асуудлыг урьдчилан сэргийлэхэд тусалдаг. Тэд ямар ч шилжих артефактыг үүсгэдэггүй тул гаралтын урсгал 10 микровольт хүрэхгүй байна. Энэ нь тэднийг электрофизиологийн тоног төхөөрөмж, өндөр нарийвчлалтай аналог болон дижитал шилжилтэд, болон бүх төрлийн хэмжилтийн системд маш сайн тохируулдаг. Эндээс харахад, гадаад шуурга нь бодит байдал дээр тодруулалтын хэмжээнүүдийг тодорхойлдог.

Хурдан хурдны шугамын жолооч сонгох үйл ажиллагааны чухал үзүүлэлтүүд

Үйл ажиллагааны эрчим хүчний эргэлт: 500 кГц-ээс дээш давтамж нэмэгдэх үед хаалганы хөдөлгүүрний алдагдал гол нөлөө үзүүлдэг

500 кГц-ийн дээд давтамж дээр ажиллах үед гейт драйверын алдагдал нь системийн үр дүнд нөлөөлөх асуудлыг тодорхойлох эхлэд. Түүнийг харуулж буй индустрийн судалгаа нь түүнцүүн алдагдал нь полупроводник хэрэглээсүүн доторх бүх цахилгаан энергийн алдагдалын 40%-иас илүү хувийг бүрдүүлж болохыг зааж өгч буй. Учир нь тутмад гейт драйверын MOSFET гейтүүдийг цэнхэрлүүлэх, цэнхэрлүүлэлт сүүлд унтраахад шаардагдах энергийн хэмжээ нь дамжуулалтын давтамжийн квадрат хуулийн дагуу түүнд хүчтэр хамаарна. Дэд системүүд дээр ажиллаж буй инженерүүдийн хувьд зөв тэнцвэр олж авах нь онцгой чухал болж ирд. Түүнцүүн гейт драйверын хүчний тохируулалтуудыг нарийн төвөшлүүлж, үйлдлийн хугацааны хооронд хоосон хугацааны (dead time) удирдлагыг анхааралтай хяналтанд держих ёстой — алдагдалыг хязгаарлаж, системийн өөрчлөлтүүдэд хариу үзүүлэх хурдыг үлдээж. Температур үүрд өсөх үед бүхн нь илүү нарийн төвөшлүүлэлт шаардуулж ирд. Стандарт 85°C-ийн түвшнээс дараагийн 25°С-ийн өсөлт нь MOSFET-ийн эсэргүүцлийг 15–20% хүртэл үсгүүрлүүлд. Энэ нь температур өсөхөд ажиллах чадвар муудаж, түүн дараа илүү их дулаан ялгаруулж, түүн дараа дахин температур өсөх газрын гүнзгий хүрээ үүсгэд. Түүн дагуу орчин үеийн дизайнүүд нь дулааны мониторингийн функцүүдийг төслийн анхны үед л оруулж, түүнийг хойшлогдсон бодолт гэж үзэхгүй.

Өндөр давтамжийн саадтай нөхцөлд хасагдах даралтын тогтвортой байдал, дулааны удирдлага

Хэд хэдэн МГц-ийн давтамжтай ажиллахдаа, холбооны сүлжээ болон хэвлэгдсэн эрчим хүчний хавтангийн гадаргуудад байдаг паразит индуктанс ачааллын нөхцөлд гэнэтийн өөрчлөлт гарвал 300 милливольт-аас дээш эрчим хүчний өсөлтийг үүсгэж болно. Эдгээр шидэл нь аналог сүлжээний тогтвортой байдлыг маш их хамардаг. Үүний зэрэгцээ, энэ хурдацтай урсгалын өөрчлөлт (хэт их di/dt) нь олон стандарт дулааны тооцоололд зөв тооцоолдоггүй жолооч талбайн нөлөөтэй транзисторт дулааны цэг үүсгэдэг. Сайн загвар нь ихэвчлэн зэс урсгалын дулааны утааг угаах техник, температурын тохируулсан угаах сүлжээг нэгтгэн, салбарын үйл ажиллагааны бүх шатны 40 градус дулаанээс 125 градус дулаан хүртэлх хугацаанд дулаан дулаан нь +/- 2 хувийг

Хурдан хурдны линейрийн жолоочдын загварын анхаарал, бодит хэрэглээний хязгаар

Хурдан хурдны шугамын хөдөлгүүрүүд зөв ажиллахын тулд дулааны менежментийг маш их анхаарах хэрэгтэй. 500 кГц-ээс дээш давтамжтай бол эрчим хүчний алдагдал эрс нэмэгддэг. Энэ нь бид эдгээр зүйлсийг удаан эдэлгээтэй болгохын тулд бага дулааны эсэргүүцэлтэй, дулааны дулаан угаах чадвартай эд ангиудыг нэн яаралтай хэрэгтэй гэсэн үг юм. Тэд чимээний түвшин маш чухал, дотоод дотоод дотоод дотоод дотоод дотоод дотоод дотоод дотоод дотоод дотоод дотоод дотоод дотоод дотоод дотоод дотоод дотоод дотоод дотоод дотоод дотоод дото Гэхдээ бага даралтын системтэй ажиллахдаа маш хязгаарлалттай. Жишээ нь, 3.3 вольт тогтвортой гарцтай байхын тулд ачааллын өөрчлөлтийн үед дор хаяж 3.8 вольт хэрэгтэй байдаг. Энэ нь хамгийн бага эрчим хүчтэй батарей руу яваад байгаа батарейд ашиглахад хэцүү болдог. 1 МГц-ээс дээш болвол цахилгаан магнитын саад бэрхшээлтэй тэмцэх нь бүр ч хэцүү болно. PCB-ийн сайн байрлал чухал, зөв хөрсний техник нь тусалдаг бөгөөд заримдаа CISPR 32 зэрэг стандартыг дагаж мөрдөхөд тусгай хамгаалалт ч шаардлагатай байдаг. Хамгийн гол нь юу вэ? Эдгээр драйверүүд бол зөвхөн нэгдмэл эд анги биш. Тэднийг эрчим хүч урсгал, дулааны хуримтлалт, цахилгаан магнитын талбайг нэг өдөрт нь хэрхэн харилцан үйлчлэх талаар авч үзэн системийн загварт эрт нэгтгэх шаардлагатай.