Яаж өндөр дамжуулалтын давтамжийн шугаман драйвер сонгох вэ? Шаардлагын тохируулалтаас хүртэл зардлын хяналт хүртэл нь дөрвөлжин заавар

Дамжуулалтын давтамжийг нарийн байршлын шугаман урамшуулагчийн шаардлагад нийцүүлэх

Яагаад нарийн байршлын шугаман урамшуулагчид давтамж-далайц холбоосын нарийн нийцүүлэлтийг шаарддаг

Товчхон байршлын тулд ашигладаг шугамын хөтөч нь хөдөлгөөнд орох давтамжийг нь удирдлагын бүсийн холын өргөндээс дор хаяж 5-10 дахин их байх шаардлагатай. Энэ нь үе шатны хоцролттой асуудлыг бууруулах, PWM урвал нь эргэн иргэний дохионоос хольж байгааг зогсоох тусалдаг. Энэ нь хагас дамжуулагчийн литографийн үе шат дээр маш чухал бөгөөд 50 нанометрээс доош байх ёстой. Тодорхойлолт: 100 кГц-ийн хаалттай бүлэглэгт хүрдэг бол Никвистын шалгуур үзүүлэлтээр шилжих давтамж нь 2 МГц-ийн орчим эсвэл түүнээс дээш байх ёстой. Энэ нь коджуулагчдыг чухал нарийвчилгааг алдахгүйгээр бүгдийг зөв үлгэрлэж чадна (Motion Control Engineering Report 2023-д тэмдэглэсэнчлэн). Үйлдвэрлэгчид эндээ хязгаарлахдаа маш том асуудал үүсэх эрсдэлтэй. Товчхон байрлалыг тогтоох алдаа 300% хүртэл өсөх боломжтой, учир нь доош давтамжтай шилжилт нь эдгээр бухимдалтай урвал нь өндөр нарийвчлалтай мэдрэгчүүдийг тохирсон байрлалыг тогтоохыг оролдож байгаагаар саадладаг.

Хөдөлгүүр удирдлагад ачааллын динамика, хөрсний мэдрээмж, хагас дуусгаж бүүрхийн тогтвортой байдал

Ачааллын инерци нь гүйдлийн шилжилтүүд дээр хүчтэй нөлөө үзүүлдэг, үүнээс шалтгаалан хүчдэл зохицуурчид ажиллах үед тогтвортой байх чадвар нь хөндлөнгүй нөлөөлдөг. Роботын гарууд эсвэл масс нь өөрчлөгдөх шугаман стадионуудтай ажиллах үед гүйдлийн зохицуурчидын хурдан хариу үйлдэл онцгой чухал болж ирдэг. 500 кГц–2 МГц давтамжийн хурдан шилжилт нь индуктив хүчдэл дээр Δi утгыг хянах замаар гүйдлийн хөвөлдөлтийг бүүр багасгадэг; 2022 онд IEEE Transactions on Industrial Electronics сэтгүүлд нийтлэгдсэн судалгаа нь серво моторуудын хүчлүүрт пульсацийг ойролцоогоор 40% багасгадэг. Гэтэд, үүн дээр нь нөгөө асуудал бас байдаг: dv/dt хурд нь электромагнит саадын нөлөөлөлд мэдээж үл хамаарах хүчтэй нөлөө үзүүлдэг, үүнээс кодировщикын нарийн төвөгтэй бүтэц алдагдаж болдог. Жишээ нь, анагностик сүүдрийн сканнерууд нь ихэвчлэн идэвхтэй ЭМС фильтрүүдийг, мөн тусгай утасны техникүүдийг ашиглан хүрээлэн буй цахилгаан хөдөлгөөний нөлөөлөлд хамааран хүрээлэн буй холбогдох системд доошоо 60 дБ-ийн SNR-т (хүчдэл/саад харьцаа) сигналын чанарыг хадгалж, субмиллиметрийн түвшинд нарийн байршлыг хангаж байдаг.

Бодит дэлхийн харьцуулалт: Үйлдвэрлэлийн серво талбай (250 кГц) vs. тактиль үйлдэл үүсгэгч (1,2 МГц)

Аж үйлдвэрийн серво системд дулааны тогтвортой байдал нь түүхий хурднаас илүү чухал байдаг. Эдгээр системүүд нь 250 кГц-ийн эрчимтэй хөдөлгөөнтэй байдаг бөгөөд энэ нь 50 кг инерцийн зэрэг томоохон ачааллыг зохицуулах боломжийг олгодог бөгөөд халуун цэврийн тоног төхөөрөмжийг цогц байлгаж, цахилгаан магнитын саадтай холбоотой зардлыг бууру Нөгөө талаас нь, мэдрэхүйц хөдөлгөөнт хэрэглэгчдэд өөр зүйл хэрэгтэй. Тэдгээр нь мэдрэхүйц 300-500 хц-ийн мэдрэмжүүдийг мэдрэхын тулд микро секундэд хэмжигддэг маш хурдацтай урсгал өөрчлөлтийг шаарддаг. Энэ нь 1.2 МГц-ийн хурдтай драйверүүд хүртэлх замыг хийх, жижигхэн магнитын бүрэлдэхүүн хэсгүүд ашиглах, бараг ямар ч индуктивт хүрээгүй тойрог зохион бүтээх гэсэн үг. Эдгээр үзүүлэлтийг харахад тэдгээрийн хооронд маш том зөрүү байдаг. Ажиллах давтамжийн 380%-ийн ялгаатай. Яагаад? Учир нь серво нь цаг хугацааны явцад тогтвортой хүчдэлийг хадгалахыг хамгийн их анхаардаг бол хаптик нь жинхэнэ мэдрэхүйтэй харилцах туршлагатай болохын тулд нөхцөл өөрчлөгдөж байгаа үед шууд хариулах ёстой.

Түлхүүр дизайн хоорондын хоолойлтууд: Нүүрлэлт, Хэмжээ, ЭМИ ба Дулааны үзүүрлэлт

Дамжуулалтын алдагдал vs. давтамж: TI CSD88539ND ба Infineon IRS2092S-ийн хэмжилтийн өгөгдлүүд

Жишгийн солилцоо, эрчим хүчний алдагдал хоорондын харилцаа огтхон ч тодорхой биш. Жишээ нь 12V/2A дугаартай дугуйгаар 300kHz-ээс 1MHz-т хүртэл давтагдал гарч байна. MOSFET болон хаалганы хөтөчүүд нийтдээ 220% илүү хүч чадлыг алдаж байна. Яагаад ийм зүйл тохиолдож байна вэ? Энэ шилжилтийн үеэр эрчим хүч, эрчим хүч давхцаж байна. Хэдийгээр нэг нэг мөч багахан эрчим хүч хэрэглэдэг ч бид илүү олон мөчээр явдаг. 500 кГц-ийг давсан тохиолдолд 100 кГц нэмж авах нь халуун дамжуулагчийн холбоолтыг 125 градус дулаан доош хүйтэн байлгахын тулд 15%-иар том дулааны утасны хэрэгцээг нэмэгдүүлэх гэсэн үг. Нанометр хэмжээнд нарийвчлалтай хяналт тавих шаардлагатай хэрэглээний хувьд ихэнх инженерүүд 500 кГц-ийн хязгаарыг давсан тохиолдолд үр ашгийн 18-22 хувийг бууруулахыг хүснэ. Тэдэнд 100 нано секундээс доош фазны хальсыг хадгалахын тулд нэмэлт холын өргөн хэрэгтэй. Эцсийн эцэст, нарийвчлан хяналт тавих нь үр дүнг бүрдүүлэхээс илүү чухал.

1 МГц-ээс дээш EMI-ийн бэрхшээл: CISPR-32-ийн дагуух өртөг, зохион байгуулалтын нарийн төвөгтэй байдал

1 МГц-ээс дээш үед CISPR-32 B ангиллын биелэлт нь дандаа хэрэглэгддэгээс эх үүсвэр их шаарддаг байдалд шилжиж байна. Хармони эрчим хүч нь мэдрэмтгий бүлэгт шилжиж, загварын урсгалыг үүсгэдэг:

• Дөрвөн давхаргатай ПКБ-үүд заавал хэрэглэх болно (хүнсний үнэ 30% -ийг нэмнэ)
• Нэрлэг загварын загварын эсрэг нийтлэг загварын загварын загварын хувьд 40% -иар өснө
• Хяналт тавьсан хаалганых нь жин 15~25% нэмэгдэж, бүрдэл нь төвөгтэй
  Ойрхи талбайн холболт нь илүү хурдан dv / dt-тэй хүчтэй болж, антипадууд, хамгаалах аргуудыг шаарддаг, илүү нягт аргуудын зайг ~ 20% илүү PCB талбайг хэрэглэдэг. Үргэлжлүүлэн шалгахдаа бүтэлгүйтсэн бол нэг давтамж 25 мянган доллар зарцуулна. Өндөр давтамжтай заахын оронд хамгийн сайн туршлагын гол анхаарлыг гармоник дутагдалд төвлөрүүлдэг: нөлөөний даралтын шилжилтийн (ZVS) топологи болон тохируулсан хаалганы эсэргүүцлийг эх үүсвэр дэх EMI-г бууруулж, филтрийн ачааллыг

Өндөр давтамжийн нарийн бүрдүүлэлтийн шугаман драйверын загваруудад үр ашигт бүүрхийлтийг багасгах

Үр ашигт бүүрхийлтийн хэмжилт: 12 В/2 А топологийн хувьд 300 кГц-с 2 МГц хүртэл үр ашигт бүүрхийлт 18–22% буур

Стандарт 12 вольт, 2 амперын платформууд дээр шалгах үед давтамж 300 килогерцээс 2 мегагерц хүртэл өсөх үед үр дүнгийн бүүрдүүлэлт ойролцоогоор 18–22 хувь хүртэл буурдаг. Энэ нь үүнд үндэснүүр түлхүүрлэх алдагдал шулуун шугаман биш, хурдасган өсөх, гадаад цөм ба соронзон алдагдал нь мөн хурдасган накопленид (хурдасган цуглуулалт) хүртэл үүсдэг. Дулааны зурагт түлхүүрлэх хэсгүүд ба гаралтын индуктивнүүдийн хажууд халуун цэгүүд үүсдэг. Чадал шинжилгээний уншилт нь харилцан үйлчлэх багтаалт (паразитный ёмс) хоосрох, диодын урвуу сэргээх асуудлын тухайд нууц үйл явцүүдийн талаар өөр нь ярилцдэг. Төхөөрөмжийн хаалттай системүүдийн хувьд энэ нь хүртэмжийн техник шаардлагүүдийг бууруулах юм уу, илүү том дулаан салхилуулах шийдлийг сонгох гэсэн үг. Гэтэд хоёр аль альтернатив ч асуудал үүсгэдэг. Илүү том дулаан салхилуулах систем нь механик тогтвортой байдалд нөлөөлдэг, мөн дулааны шилжилт үүсгэдэг, ялгаатай байршлын нарийн төвөгтэй бүүрдүүлэлтийг бодит нөхцөлд хугацаа үлдэх тутам бүүрдүүлдэг.

GaN интеграц ба идэвхтэй хаалганы хөдөлгөөн: дамжуулалтын алдагдлыг 37% -ээр бууруулах (NCP51800 + GS66508T)

Эдгээр өндөр давтамжинд илүү үр ашигтай ажиллахын тулд галлий нитрид FET нь NCP51800 адаптив хаалганы хөтөчтэй хослуулбал гайхамшигтай ажилладаг. Бид үүнийг лабораторид GS66508T GaN төхөөрөмжөөр туршиж үзсэн бөгөөд гайхалтай үр дүнтэй байна. 2 МГц-ийн давтамжтай ажилладаг уламжлалт кремний IGBT-тэй харьцуулахад дамжуулах алдагдлын хэмжээ 37 хувиар буурсан байна. Энэ нь GaN нь буцалтгүй сэргээх ачааны асуудалгүй бөгөөд үйл ажиллагааны үеэр хаалганы ачаа (QG) бага шаарддаг тул тохиолддог. Энэ бүхнийг боломжтой болгодог нь эдгээр гүйцэтгэлийн үр ашгийг дэмждэг хэд хэдэн гол хүчин зүйл юм.

• Актив Миллерийн хатуулах , өндөр dv/dt шилжилтийн үед худал нэвтрүүлгийг арилгах
• Уян хатан цаг хяналтын систем , биеийн диод дамжуулалт болон холбогдох алдагдалгээс урьдчилан сэргийлэх
• dV/dt-slew түвшин тохируулах , өргөн шугамны ЭМИ-г эх үүсвэртээ бууруулдаг
  Энэ хослол нь 1 МГц-с дээш системийн үр ашиглалтыг 90%-с илүү хадгалах бөөрнүүр, нанометр түвшинд байршлын тогтвортой байдлыг хангахын тулд шаардагдах гүйдлийн өөрчлөлтийн хурдыг хүртэл хүртүүлдэг—үүнээс галлий-нитрид (GaN) зөвхөн боломжтой биш, харин дараагийн үеийн нарийн хөдөлгөөний системүүдийн хувьд зөвхөн чухал болж байгаа.

Зардлын оптимизаци: Наарийн байршлын шугаман драйверын BOM сонголтод хэт тодорхойлолт хийхгүйн тулд

Инженерууд чаддаг учраас нэмэлт эд анги оруулж ирэхэд, тохиргооны системийг сайжруулахгүйгээр зардал өснө. Олон төрлийн салбарын тайлангаар материал зарцуулах зардал 15-30 хувь нь мөнгөний хохирол юм. Энэ нь хүмүүс системд хэрэгтэй зүйлээс илүү хэсгүүдийг сонгоход тохиолддог. Өндөр хурдны шаардлагагүй, гэхдээ маш их инэрцийн түвшинд ашигладаг хэт өргөн холын түвшинд хүрэх драйверүүдийг авч үзье. Иймэрхүү зөрчилтэй сонголтууд нь дулааны менежментийн асуудал, цахилгаан магнитын саадтын филтрүүдтэй холбоотой нэмэлт ажил, нийлүүлэлтийн зангилааны эрсдэл нэмэгдэх зэрэг бүх төрлийн толгой өвдөлтийг бий болгодог. Юу илүү сайн ажилладаг вэ? Нүүр хэсэг нь гурван үндсэн хүчин зүйл дээр төвлөрдөг: байрлалын тодорхойлолт хэр сайн байх ёстой, бодит ертөнцөд ямар түргэн шуурхай гарч болох вэ, ба бүх зүйл үйл ажиллагаа явуулах орчны нөхцөл. Ухаалаг солилцоо ч ялгаатай. Стандарт эд ангиудыг галлиумын нитрид зэрэг өөрөөр өөрчлөх нь өндөр давтамжийн чухал цэгүүдэд эсвэл хэт том хэмжээний хатуужуудыг зөв хэмжээний ферритний цөмөөр солих нь маш их мөнгө хэмнэдэг. Мөн борлуулагчдынхаа баазыг нэгтгэж, үнэ хямдлагыг авч байгаа компаниуд нь сигналын чанар, дулааны аюулгүй байдлын хэмжээ, найдвартай байдлыг бодитоор хохироохгүйгээр нэмэлт хэмнэлтийг олж байна.