Jinsi LTM4641 μ Kidhibiti cha Moduli Huzuia kwa Ufanisi Kuongezeka kwa Nguvu?

Viwango vya kati vya basi vya kati vya 24V~28V ni vya kawaida katika mifumo ya viwanda, anga na ulinzi ambapo betri zilizounganishwa kwa mfululizo zinaweza kuwa chanzo cha nishati mbadala na usanifu wa mabasi ya 12V huwa haufanyiki kwa sababu ya hasara za usambazaji. Kupanuka kwa pengo la voltage kati ya basi la mfumo na vifaa vya nishati vya vichakataji vya kidijitali vinatoa changamoto za muundo zinazohusiana na uwasilishaji wa nishati, usalama na saizi ya suluhisho.

Kwa bahati nzuri, mdhibiti wa moduli ya LTM4641 μModuli hutatua shida zilizo hapo juu kupitia mmenyuko wa haraka na wa kuaminika na urejeshaji, pamoja na ulinzi wa kuongezeka kwa pembejeo. 

Ushiriki huu utakupa utangulizi wa kina wa baadhi ya matatizo tuliyokabiliana nayo hapo awali na masuluhisho yanayohusiana, ikiwa ni pamoja na baadhi ya hatari, changamoto na matatizo ya sekta tuliyokabiliana nayo. Ikiwa umekuwa au unatatizwa na matatizo haya, unaweza kujifunza vyema jinsi ya kuyatatua kwa kutumia kidhibiti cha moduli cha LTM4641 μ ingawa sehemu hii. Tuendelee kusoma!

Kushiriki ni Kujali!

maudhui

● Kwa nini Kigeuzi cha Jadi cha DC/DC Kinakabiliwa na Kupindukia Risk?

● Vipengele Bandia vya bei nafuu Huzalisha Maumivu ya Kichwa Ghali

● Mpango wa Kupunguza Hatari Unapaswa Kuwa na Nini?

● Je, kuna Upungufu gani wa Mzunguko wa Ulinzi wa Jadi?

● Jinsi Kidhibiti cha LTM4641 Hufikia Maitikio ya Haraka na Yanayotegemewa na Kuponam Makosa?

● Maswali

● Hitimisho

Kwa nini Kigeuzi cha Jadi cha DC/DC Kinakabiliwa na Hatari ya Kupindukia?

Iwapo kigeuzi cha hatua moja ambacho hakijatengwa cha kushuka cha DC/DC kinatumiwa mahali pa kupakiwa, lazima kifanye kazi kwa mpangilio sahihi kabisa wa PFM/PWM. Matukio ya kuongezeka kwa ingizo yanaweza kusisitiza vibadilishaji fedha vya DC/DC, na hivyo kuwasilisha hatari ya kuongezeka kwa voltage kwenye mzigo. 

Vibaniko potofu au ghushi vinavyoletwa katika utengenezaji vinaweza kusababisha safari za voltage ya pato kuzidi ukadiriaji wa mzigo unaoweza kusababisha microprocessors zinazotumika sana kama FPGA, ASIC kuwasha.

Kulingana na kiwango cha uharibifu, sababu ya mizizi inaweza kuwa vigumu kupata. Mpango wa kupunguza hatari ya overvoltage ni muhimu kabisa ili kuzuia kutoridhika kwa wateja. 

Mipango ya jadi ya ulinzi wa overvoltage inayohusisha fuse si lazima iwe na kasi ya kutosha, wala haitegemei vya kutosha, ili kulinda FPGA, ASIC na vichakataji vidogo vya kisasa, hasa wakati reli ya juu ya mkondo ni 24V au 28V ya kawaida. Ulinzi hai katika POL DC/DC ni muhimu. 

LTM4641 ni kidhibiti cha 38V kilichokadiriwa, 10A DC/DC cha kushuka chini cha μModule® ambacho hulinda dhidi ya, na kupona kutokana na, hitilafu nyingi, ikiwa ni pamoja na overvoltage ya pato.

Umuhimu wa Muda Sahihi wa Kibadilishaji Huongezeka kwa Nguvu ya Kuingiza na Kuongezeka Wakati kuna tofauti kubwa kati ya pembejeo na volti za pato, vidhibiti vya DC/DC vya kubadili vinapendelewa zaidi ya vidhibiti laini kwa ufanisi wao wa juu zaidi. 

● Pango kwa Hitilafu ya Kidhibiti cha DC/DC Imepunguzwa

Ili kufikia saizi ndogo ya suluhisho, kigeuzi cha hatua ya chini kisichojumuishwa ni chaguo la juu, linalofanya kazi kwa masafa ya juu ya kutosha ili kupunguza mahitaji ya ukubwa wa sumaku zake za nguvu na capacitors za chujio. 

Walakini, katika matumizi ya kiwango cha chini cha kushuka, kibadilishaji cha DC / DC kinapaswa kufanya kazi kwa mizunguko ya ushuru hadi 3%, ikidai muda sahihi wa PWM / PFM. 

Zaidi ya hayo, udhibiti mkali wa voltage unahitajika na wasindikaji wa digital, na majibu ya haraka ya muda mfupi inahitajika kuweka voltage ndani ya mipaka salama. Katika viwango vya juu vya pembejeo vya juu, ukingo wa makosa katika wakati wa swichi ya upande wa juu wa kidhibiti cha DC/DC hupunguzwa.

Kuongezeka kwa voltage ya basi, ambayo mara nyingi huwa katika matumizi ya anga na ulinzi, husababisha hatari sio tu kwa kibadilishaji cha DC/DC, bali pia kwa mzigo. Kigeuzi cha DC/DC lazima kikadiriwe ili kudhibiti kuongezeka kwa nguvu kupita kiasi kwa kitanzi cha kudhibiti haraka, ili kukataliwa kwa laini ya kutosha kufikiwe. 

Ikiwa kibadilishaji fedha cha DC/DC kitashindwa kudhibiti au kustahimili kuongezeka kwa basi, ongezeko la umeme litawasilishwa kwa mzigo. Hitilafu za overvoltage pia zinaweza kuanzishwa kadiri vipitishi vya kupitisha mizigo vya shehena vinavyoharibika kulingana na umri na halijoto, jambo ambalo husababisha mwitikio wa muda mfupi wa mzigo katika kipindi cha maisha ya bidhaa. 

● Vidhibiti Hushusha Zaidi ya Vikomo vya Muundo wa Kipindi cha Kudhibiti

Ikiwa capacitors itapungua zaidi ya mipaka ya muundo wa kitanzi cha udhibiti, mzigo unaweza kuonyeshwa kwa overvoltage kwa njia mbili zinazowezekana: 

Kwanza, hata kama kitanzi cha udhibiti kitasalia thabiti, matukio mazito ya hatua ya upakiaji ya muda mfupi yataonyesha safari za juu zaidi za voltage kuliko ilivyotarajiwa mwanzoni mwa muundo. 

Pili, ikiwa kitanzi cha kudhibiti kinakuwa thabiti kwa hali (au, mbaya zaidi, haijatulia), voltage ya pato inaweza kusonga na kilele kinachozidi mipaka inayokubalika. 

Capacitors pia inaweza kuharibu bila kutarajia au mapema wakati nyenzo isiyo sahihi ya dielectri inatumiwa, au wakati vipengele vya bandia vinapoingia kwenye mtiririko wa utengenezaji.

Muundo na Majaribio ya Ugavi wa Linear Linear ya Juu ya Voltage (0 - 200V)

Vipengele Bandia vya bei nafuu Huzalisha Maumivu ya Kichwa Ghalis

Soko la kijivu au vipengele ghushi vya soko nyeusi vinaweza kuvutia, lakini havikidhi viwango vya makala halisi (kwa mfano, vinaweza kurejeshwa, kurejeshwa kutoka kwa taka za kielektroniki, au kujengwa kutoka kwa nyenzo duni). Akiba ya muda mfupi inakuwa gharama kubwa ya muda mrefu wakati bidhaa ghushi inashindwa. Capacitors bandia, kwa mfano, inaweza kushindwa kwa njia kadhaa. Matatizo hayo ni pamoja na: 

1. Vipitishio vya tantalum ghushi vimeonekana kuteseka katika kujipasha joto kwa ndani kwa utaratibu wa maoni chanya hadi kufikia kiwango cha kukimbia kwa joto. 

2. Vibaniko vya kauri ghushi vinaweza kuwa na nyenzo ya dielectri iliyoathiriwa au duni, na kusababisha hasara ya kasi ya uwezo kulingana na umri au kwa joto la juu la uendeshaji. 

3. Wakati capacitors inashindwa kwa bahati mbaya au kuharibika kwa thamani ili kushawishi kukosekana kwa utulivu wa kitanzi, mawimbi ya voltage yanaweza kuwa makubwa zaidi katika amplitude kuliko ilivyoundwa awali, na kuhatarisha mzigo. 

Kwa bahati mbaya kwa tasnia, vipengee ghushi vinazidi kutafuta njia ya kuingia katika mkondo wa usambazaji na utengenezaji wa vifaa vya elektroniki, hata katika programu nyeti na salama zaidi. 

Ripoti ya Kamati ya Seneti ya Huduma za Silaha ya Marekani (SASC) iliyotolewa hadharani Mei 2012 ilipata vipengele ghushi vilivyoenea katika mifumo ya ndege za kijeshi na silaha ambazo zinaweza kuathiri utendakazi na kutegemewa kwao—mifumo iliyojengwa na wanakandarasi wakuu katika sekta ya ulinzi. 

Pamoja na kuongezeka kwa idadi ya vipengee vya kielektroniki katika mifumo kama hii—zaidi ya saketi 3,500 zilizounganishwa katika Mpiganaji mpya wa Pamoja wa Mgomo—vipengee ghushi vinaleta hatari ya utendakazi wa mfumo na kutegemewa ambayo haiwezi kupuuzwa tena. 

Nini Kinapaswa Kukabiliana na Mipango ya Kupunguza Hatarindani?

Mpango wowote wa kupunguza hatari unapaswa kuzingatia jinsi mfumo ungejibu na kupona kutoka kwa hali ya overvoltage. Matatizo yakiwemo: 

1. Je, uwezekano wa moshi au moto unaotokana na hitilafu ya overvoltage unakubalika? 

2. Je, jitihada za kubaini chanzo cha chanzo na kutekeleza hatua za kurekebisha zinaweza kutatizwa na uharibifu unaotokana na hitilafu ya kuzidisha umeme? 

3. Ikiwa opereta wa ndani angeendesha mzunguko wa umeme (kuwasha upya) mfumo ulioathiriwa, je, madhara makubwa zaidi kwa mfumo yangesababisha kuzuia zaidi juhudi za kurejesha?

4. Je, ni mchakato gani na wakati unaohitajika ili kuamua sababu ya kosa na kurejesha uendeshaji wa kawaida wa mfumo?

Je, kuna Upungufu gani wa Mzunguko wa Ulinzi wa Jadi?

A mpango wa jadi wa ulinzi wa overvoltage lina ya fuse, silicon kudhibitiwa rectifier (SCR), na Zener diode (Kielelezo 1). Iwapo voltage ya usambazaji wa pembejeo inazidi voltage ya kuvunjika kwa Zener, SCR inawasha, kuchora sasa ya kutosha ili kufungua fuse ya juu ya mkondo.

 Kielelezo 1. Saketi ya jadi ya ulinzi wa overvoltage inayojumuisha fuse, SCR na Zene.r diode

● Utumiaji wa wakati - Ingawa ni ghali, muda wa majibu wa saketi hii hautoshi kulinda saketi za hivi punde zaidi za kidijitali, hasa wakati reli ya juu ya mkondo ni basi la umeme wa kati. Kwa kuongezea, urejeshaji kutoka kwa kosa la overvoltage ni vamizi na unatumia wakati. 

● Upinduzis - Mzunguko huu wa moja kwa moja ni rahisi na wa bei nafuu, lakini kuna vikwazo vya njia hii: Tofauti katika Voltage ya kuvunjika kwa diode ya Zener（锚文本，16px，蓝色，arial，加粗，下划线）, kizingiti cha kichochezi cha lango la SCR, na mkondo unaohitajika ili kupiga matokeo ya fuse katika nyakati za majibu zisizolingana. Ulinzi unaweza kuhusika kwa kuchelewa sana ili kuzuia voltage hatari kufikia mzigo. 

● Jitihada nyingi za kupona - Kiwango cha juhudi kinachohitajika ili kupata nafuu kutokana na hitilafu ni ya juu, ikihusisha kuhudumia fuse kimwili na kuanzisha upya mfumo. Iwapo reli ya voltage inayozingatiwa itaimarisha msingi wa kidijitali, uwezo wa ulinzi wa SCR ni mdogo, kwani kushuka mbele kwa mikondo ya juu kunalinganishwa na au juu ya voltage ya msingi ya vichakataji vya hivi karibuni vya dijiti. 

Kwa sababu ya hitilafu hizi, mpango wa jadi wa ulinzi wa overvoltage haufai kwa mizigo ya kuwezesha ubadilishaji wa voltage ya juu hadi ya chini ya DC/DC kama vile ASIC au FPGA ambazo zinaweza kuthaminiwa kwa mamia ikiwa si maelfu ya dola.

Jinsi Kidhibiti cha LTM4641 Hufikia Majibu ya Haraka na Yanayotegemewa na Kupona Kutokana na Makosa?

Suluhisho bora itakuwa kutambua kwa usahihi hali ya overvoltage iliyo karibu na kujibu kwa kukata ugavi wa pembejeo haraka huku ukitoa voltage ya ziada kwenye mzigo na njia ya chini ya impedance. Hili linawezekana kwa vipengele vya ulinzi katika LTM4641. 

● Kamilisha Vipengele vya Ufuatiliaji na Ulinzi

Katikati ya kifaa kuna kidhibiti cha kuteremka kilicho na kiwango cha 38V, 10A chenye kiingiza, IC ya kudhibiti, swichi za umeme na fidia yote yaliyomo kwenye kifurushi kimoja cha kupachika uso. 

Pia inajumuisha ufuatiliaji wa kina na mzunguko wa ulinzi ili kulinda mizigo ya thamani ya juu kama vile ASIC, FPGA na vichakataji vidogo. 

LTM4641 hudumisha saa ya mara kwa mara kwa upungufu wa voltage ya pembejeo, overvoltage ya pembejeo, joto la juu na overvoltage ya pato na hali ya overcurrent na hufanya kazi ipasavyo kulinda mzigo. 

● Vizingiti vya Kuchochea Vinavyoweza Kurekebishwa

Ili kuepuka utekelezaji wa uwongo au wa mapema wa vipengele vya ulinzi, kila moja ya vigezo hivi vinavyofuatiliwa ina kinga iliyojengeka ndani ya hitilafu na vizingiti vya vichochezi vinavyoweza kurekebishwa na mtumiaji isipokuwa ulinzi wa kupita kiasi, ambao unatekelezwa kwa uhakika, mzunguko kwa mzunguko na udhibiti wa hali ya sasa. 

Katika kesi ya hali ya overvoltage ya pato, LTM4641 humenyuka ndani ya 500ns ya kugundua kosa (Mchoro 2).   

 

Mchoro 2. LTM4641 hujibu kwa hali ya overvoltage ndani ya 500ns, kulinda mzigo kutoka kwa dhiki ya voltage.

Suluhu za Ulinzi za LTM4641

● LTM4641 hujibu kwa upole na kwa uhakika ili kulinda vifaa vya mkondo wa chini, na, tofauti na suluhu zenye msingi wa fuse, inaweza kuweka upya kiotomatiki na kujipanga upya baada ya hali ya hitilafu kupungua. 

● LTM4641 hutumia kipaza sauti cha ndani cha kutofautisha ili kudhibiti volteji kwenye vituo vya umeme vya mzigo, kupunguza hitilafu zinazotokana na kelele za hali ya kawaida na kushuka kwa voltage ya PCB kati ya LTM4641 na mzigo. 

● Voltage ya DC kwenye mzigo inadhibitiwa kuwa bora kuliko usahihi wa ± 1.5% juu ya mstari, mzigo na joto. Kipimo hiki sahihi cha voltage ya pato pia hutolewa kwa kilinganishi cha ziada cha pato la haraka, ambacho huanzisha vipengele vya ulinzi vya LTM4641. 

● Wakati hali ya overvoltage inapogunduliwa, kidhibiti cha μModuli huanzisha kwa haraka hatua kadhaa za wakati mmoja. MOSFET ya nje (MSP katika Kielelezo 3) hutenganisha usambazaji wa pembejeo, kuondoa njia ya juu ya voltage kutoka kwa mdhibiti na mzigo wa thamani ya juu. MOSFET nyingine ya nje (MCB kwenye Kielelezo 3) inatekeleza a Asili kazi ya mtaro, haraka kutekeleza capacitors ya bypass ya mzigo (COUT kwenye Mchoro 3). 

● Kidhibiti cha hatua cha chini cha LTM4641 kilichojengwa ndani cha DC/DC huingia katika hali ya kuzimwa na kutoa ishara ya hitilafu inayoonyeshwa na pini ya HYST ambayo inaweza kutumiwa na mfumo kuanzisha mfuatano wa kuzima unaodhibitiwa vyema na/au kuweka upya mfumo. Rejeleo maalum la voltage isiyotegemea voltage ya marejeleo ya kitanzi cha kudhibiti hutumiwa kugundua hali ya hitilafu. Hii hutoa uthabiti dhidi ya kutofaulu kwa nukta moja, ikiwa rejeleo la kitanzi cha udhibiti litashindwa.

 Mchoro 3. Mpango wa ulinzi wa overvoltage wa pato la LTM4641. Aikoni za uchunguzi zinalingana na muundo wa wimbi kwenye Mchoro 2

● Vipengele vya ulinzi vya LTM4641 vinaimarishwa na chaguo zake za kurejesha hitilafu. Katika mpango wa ulinzi wa fuse ya kupita kiasi/SCR ya jadi, fuse hutegemewa kutenganisha usambazaji wa nishati kutoka kwa mzigo wa thamani ya juu. Uokoaji kutoka kwa hitilafu ya kupiga fuse inahitaji uingiliaji kati wa binadamu-mtu aliye na ufikiaji wa kimwili kwa fuse ili kuiondoa na kuibadilisha-kuanzisha ucheleweshaji usiokubalika wa urejeshaji wa hitilafu kwa muda wa juu au mifumo ya mbali.

● Kinyume chake, LTM4641 inaweza kurejesha utendakazi wa kawaida mara tu hali ya hitilafu itakapoondolewa ama kwa kugeuza pini ya udhibiti wa kiwango cha mantiki au kwa kusanidi LTM4641 kwa ajili ya kuanzisha upya kiotomatiki baada ya muda maalum wa kuisha. Ikiwa hali ya hitilafu itatokea tena baada ya LTM4641 kuanza tena kufanya kazi, ulinzi uliotajwa hapo juu hushiriki mara moja ili kulinda mzigo.

Ulinzi wa Kuingiza Data ya LTM4641

Katika baadhi ya matukio, ulinzi wa overvoltage ya pato pekee haitoshi, na ulinzi wa uingizaji wa overvoltage unahitajika. Saketi ya ulinzi ya LTM4641 inaweza kufuatilia voltage ya ingizo na kuamilisha vipengele vyake vya ulinzi iwapo kizingiti cha voltage kilichosanidiwa na mtumiaji kikipitwa. 

Iwapo kiwango cha juu cha voltage ya pembejeo kinachotarajiwa kinazidi ukadiriaji wa 38V wa moduli, ulinzi wa kuongezeka kwa pembejeo unaweza kupanuliwa hadi 80V na LTM4641 bado inafanya kazi kikamilifu kwa kuongeza LDO ya voltage ya juu ya nje ili kuweka udhibiti na mzunguko wa ulinzi hai (Mchoro 4).

 

Mchoro 4. Ulinzi wa uingizaji wa uingizaji hadi 80V, kwa kutumia LTM4641 na LDO ya nje.

maswali yanayoulizwa mara kwa mara

1. Swali: Je, Wajibu wa Mdhibiti ni nini?

J: Mdhibiti anasimamia mfumo mzima, na jukumu lake kuu ni kuhakikisha uzingatiaji wa mfumo wa udhibiti.

2. Swali: Kuna Tofauti Gani Kati ya Kigeuzi cha DC/DC na Kidhibiti?

A: Vigeuzi vya DC/DC hudhibiti nguvu za umeme kwa kuwasha na kuzima vipengele vya kubadili (FETs, nk.). Kwa upande mwingine, vidhibiti vya LDO hudhibiti usambazaji wa nishati kwa kudhibiti ukinzani wa FET. Vigeuzi vya DC/DC vina ufanisi mkubwa katika kubadilisha umeme kwa udhibiti wa kubadili.

3. Swali: Kwa nini unahitaji kibadilishaji DC hadi DC?

J: Kigeuzi cha DC-DC kinatumika kupunguza ingizo la DC-voltage ya juu hadi pato la DC la voltage ya chini la vifaa fulani mahususi. Pia hutumiwa kutenga baadhi ya vipengele nyeti sana katika sakiti kutoka kwa vipengele vingine katika mzunguko ili kuepuka uharibifu wowote.

4. Swali: Kidhibiti cha Voltage cha DC / DC ni nini?

A: Kigeuzi cha DC-DC ni mfumo wa umeme (kifaa) ambao hubadilisha vyanzo vya mkondo wa moja kwa moja (DC) kutoka kiwango cha voltage moja hadi nyingine. Kwa maneno mengine, kigeuzi cha DC-DC huchukua kama pembejeo ya volti ya ingizo ya DC na kutoa volti tofauti ya DC. Kibadilishaji cha DC-DC pia huitwa kibadilishaji cha nguvu cha DC-DC au kidhibiti cha voltage.

Hitimisho

Kupitia sehemu hii, tunajifunza changamoto na matatizo ya sekta, na masuluhisho yanayolingana hapo awali, na jinsi kidhibiti cha moduli cha LMT4641 μ hutatua. Inachanganya kidhibiti bora cha DC/DC na mzunguko wa haraka na sahihi wa ulinzi wa overvoltage, na kuzuia kwa ufanisi hatari za overvoltage. Unafikiriaje kuhusu bidhaa hii? Acha maoni yako hapa chini na utuambie wazo lako!

Pia Soma

● Udhibiti wa Module Shrink Ukubwa wa Usambazaji wa Nguvu na Jaribio la Kubuni

● Jinsi ya kugundua diode ya Zener Kulingana na Vidhibiti vya Voltage?

● Mwongozo Kamili kwa Kidhibiti cha LDO mnamo 2021

● Je, Kidhibiti cha LTC3035 cha LDO Kinasawazishaje Voltage ya Chini ya Kuacha Kuacha na Kiasi Kidogo?

Acha ujumbe 

Orodha ujumbe