PCB Teknik - Akıllı konuşmacı devre tasarımı ve devre tahtası koruma bilgileri

Akıllı ses devre kurulu fabrikası hayatımızın deneyimini kesmek üzere yapay zeki konuşma tanımlama teknolojisi ve yüksek ses kalitesi ile geliştirmeye devam ediyor. Başka ev otomatik ekipmanları ile birlikte kullanıldığında (video kapıları, ışık sistemleri, termostatları ve güvenlik sistemleri gibi), akıllı konuşmacılar ve akıllı gösteriler akıllı ev ağlarının kontrol merkezini hızlı çevirirler.

Her zamanki pazar talebini sürdürmek ve önderli bir pozisyonu korumak için tasarımcıların sadece özellikleri eklemesi ve performansını akıllı konuşmacılara geliştirmesi gerekmez, büyüklüklerini azaltmak ve ısı bozulma kapasitelerini geliştirmesi gerekmez. Yarı yönetici aygıtlarının küçük paketlerde daha yüksek performansı ulaştırması uzay sınırlı uygulamalarında devre tahtasının boyutunu azaltmak kritik.

Çirket tahtalarının çoğu, kullanıcı deneyimini doğrudan etkileyen anahtar komponentleri, yani on-chip ses sistemi, haptik geri dönüşü, LED sürücü motoru ve sınıf-D ses amplifikatörü ile kapasitetli bir insan makine arayüzü denetleyicisi ile birleştirir. Akıllı konuşma sistemindeki diğer parçalar (güç yönetimi gibi) kullanıcı deneyimini doğrudan etkilemeyecek, ama büyüklüğü ve maliyeti etkileyecek. Dört kurulu fabrikası tasarımcıları bu komponentlerin boyutunu azaltırken performanslarını geliştirmeye devam edebilirler.

Şekil 1'de gösterilen girdi güç koruma devresi böyle bir komponent. İçeri koruması bazen birçok aygıtlarda verilen için alınıyor olsa da, güvenilmez bir güç temsiline bağlanıldığında, tüm sistemin hasarını engelleyebilecek akıllı konuşmacıların anahtar devriyidir. Akıllı konuşturucu, dışarıdaki AC/DC duvarı adaptörü veya iç değiştirme güç temsili tarafından güçlendiriliyor. Bu devre tüm aşağıdaki aygıtları hasardan koruyabilir, yanlış fonksiyonlar yüksek voltaj ya da akışı gibi olaylar nedeniyle oluşturduğunda.

Şekil 1: Akıllı konuşmacıların tipik fonksiyonlarını uygulamak için referans blok diagram ı

eFuse aygıtları genelde şu anda fazla koruma (OCP) ve fazla voltaj koruma (OVP) ulaşabilir. Bu hatalar gerçekleştiğinde tüm aşağıdaki devreleri bağlantısını kesmek için integral MOSFET (elektrik metal oksid yarı yönetici alan etkisi transistor) kullanır. Başlangıç sırasında eFuse aygıtları da sistem voltajı kontrol edilen şekilde arttırılmasını sağlayabilir. TPS2595 gibi aygıtlar, 18 V/4A'ye kadar koruma sağlayabilecek 2mm* 2mm içinde paketlenmiş.

Ağımdaki koruma (OCP) için, ortak diskretli bir uygulama, INA185 gibi şu anki mantıklı amplifikatörün kullanılmasını içeriyor. Şu anki rezistantörünün boyunca ölçülmesi gereken rolü. INA185'nin çıkışı ya analog-dijital dönüştürücü (ADC) olarak ölçülü değeri dijital etmek için, ya da mikrokontrolöre anlık alarm vermek için bir karşılaştırıcı olarak beslenir. ADC yolu sistemdeki ağıllığı tam olarak ölçüleyebilir, fakat ADC örneklendirme frekansiyeti yüzünden ölçü okumakta gecikmesini artırar. Karşılaştırma yolunun hızı ADC'den yaklaşık 1000 kere daha hızlı ve daha az güç tüketiyor, fakat sadece şu anki değerinden oluştuğunu göstermek için dijital çıkış sinyali sağlıyor.

ADC, ağırlığı tam olarak ölçülemek gereken sistemler için uygun ve sınırı dinamik olarak fleksiyonel değiştirebilir. INA185'nin %2'den daha iyi bir ölçekli doğruluğu var. Şu anda devre tahtasının düzenini iyileştirmesi gereken miniaturiz sistemler için sadece 1,6mm*1,6mm boyutlu bir paketle, endüstri'nin en küçük a ğırlık duygularını arttırıyor.

Ancak akıllı gösterilerde sistem voltajı 18V'den yüksektir, bu yüzden çok hızlı hızlı koruma (OCP) alarmları gerekiyor. Tümleşik eFuse aygıtı böyle bir sistemde çalışabilir olabilir, fakat şu and a duygu arttırıcı ve bir karşılaştırıcının birleşmesi, elaksiyeti arttırırken ve minimal tahta alanını alarken aynı fonksiyonu sağlayabilir. TLV4041 gibi nanoikinci gecikme karşılaştırıcısı sadece 2μA enerji teknolojisini kullanır ve basit bir Zener diodu tarafından güçlendirilebilir. INA185 ve TLV4041'nin birleşmiş çözüm boyutu 5mm2 ve cevap hızı diğer benzer cihazlardan 50 kat daha hızlı.

Sistem sırası özel bir sınırı a ştığında, INA185 gibi hızlı bir karşılaştırıcıyla olan amplifikatörlerin kullanımı hızlı ve düzgün günümüzdeki koruma (OCP) alarmlarını sağlayabilir. Sisteme bağlı, bu sınır birkaç miliamper'den birkaç amper'e kadar ayarlanabilir. TLV4041 ayrıca, hızlı seviye rağmen, 0,73mm uzayda gerçekleştirilmiş tüm sıcaklık menzili üzerinde %1'in doğruluğu ile birleştirir.

Şekil 2'de gösterilen diskret çözüm gemide voltaj düzenleyicisi gerekmiyor, böylece tahta boşluğunu kurtarmak için. Daha düşük voltaj ve yüksek voltaj akıllı konuşma sistemleri için uygun. Ayrıca içeri güç koruması tasarımı daha basitleştirmek için farklı konuşma modelleri ile farklı güç sağlaması voltaj seviyeleri ile kullanılabilir.

Potansiyel pasif komponentleri birleştirdikten sonra, INA185 (2.56mm2) ve TLV4041 (0.533mm2) birleştirilen çözüm yaklaşık 5 mm2 tahta boşluğu alır. Bütün çözümün büyüklüğü, şu anda duygularını sağlayan benzeri entegre cihazlardan %15 kiçik. Ayrıca, TLV4041'nin gecikmesi sadece 450 insandır, bu da birleştirilen çözüm, evrensel bir karşılaştırıcı ve şu and a mantıklı genişletici bir çözümden daha hızlı yapar.