PCB Teknik - PCB tasarımı için uygulanabilir güç tasarımı optimize edildi

PCB güç yönetimi genellikle PCB'ye güç sunmakta olan tüm aspektler hakkında. Bazı sık sık ilgili sorunlar:

1. PCB'ye güç sağlamak için çeşitli DC-DC dönüştürücüleri seçin;

2. Güç açma ve sıralama/izleme kapatma;

3. Voltage Monitoring;

Tüm yukarıda.

Bu makalede, güç yönetimi sadece PCB üzerindeki tüm güç yönetiminin uygulaması (DC-DC dönüştürücü, LDO, vb.). Güç yönetimi aşağıdaki fonksiyonları içeriyor: PCB üzerindeki DC-DC kontrolörünü yönetin. Örneğin, sıcak değiştirme, yumuşak başlangıç, sıralama, izleme, tolerans ve düzenleme; ve tüm güç durumu oluşturur ve mantıklı sinyalleri kontrol eder. Örneğin, sinyal üretimi, güç başarısızlığı indirmesi (izleme) ve voltaj yönetimi yeniden ayarlayın. Şekil 1, CPU veya mikroprocessör ile PCB üzerinde tipik bir güç yönetimi fonksiyonunu gösteriyor; Sıcak-değiştirme/yumuşak-başlatma kontrol fonksiyonu enerji yükünün başlangıç yükünü azaltmak için kullanılır. Bu, aktif (canlı) altyapının içine girdiği PCB için önemli bir fonksiyondur; Güç sıralama ve izleme fonksiyonu PCB'deki tüm aygıtların güç sıralama ihtiyaçlarını yerine getirmek/kapatmak üzere çoklu güç malzemelerini kontrol etmek için kullanılır. Bütün voltajlar, güç başarısızlıklarını uyarmak için hatalar (voltaj üzerinde/altında) izleniyor. Bu fonksiyon da "gözlemci fonksiyonu" denir.

Prozesör etkinleştirildiğinde, reset üretim fonksiyonu işlemci için güvenilir başlatma şartları sağlar. Bazı işlemci işlemçinin tüm çalışma güç malzemeleri stabilize edildikten sonra yeniden ayarlama sinyalini isterler. Buna da reset puls genişlemesi denir. Yeniden ayarlama jeneratörünün fonksiyonu, güç gemideki flaş hafızasından istenmeyen hataları engellemeye başladığında işlemci yeniden ayarlama modunda tutmak.

Gelişmiş güç yönetimi çözümlerinin sınırları

Genelde PCB'deki her güç yönetimi fonksiyonu ayrı bir fonksiyonel IC tarafından uygulanır. Farklı voltaj kombinasyonları için, bu IC'ler farklı modelleri var. Bu şekilde, farklı üreticilerden yüzlerce tek fonksiyonlu IC modelleri var, farklı güç yönetimi ihtiyaçlarını yerine getirmek için. Örneğin, yeniden ayarlama generatörü IC modelini seçmek için, a şağıdaki bilgiler temin edilmeli:

1. Sıfırlatıcının IC'nin izlemesi gereken voltaj devrelerin sayısı;

2. voltaj kombinasyonu (3.3, 2.5, 1.2 veya 3.3, 2.5, 1.8, etc.);

Yanlış keşfetme voltasyonu (yüzde 3.3V-5, yüzde 3.3V-10, etc.);

4. Doğru (3%, 2%, 1,5%, etc.);

5. Dışarı bir kapasitör tarafından kontrol edilen reset puls uzantısı fonksiyonu;

6. Elle yeniden ayarlama girdi

Bu parametrelerin bütün mümkün değişikliklerini çözmek için, sadece bir yeniden yapılan bir generatör IC, sadece bir üretici yüzlerce modelleri alabilir. Ayrıca, mühendislerin tasarım sürecinde başka bir voltaj (muhtemelen) izlemesi gerekirse, farklı bir modelden başka bir ürün seçmeli. Aynı şekilde birçok fonksiyonlu IC'nin sıcak değiştirilebilir kontrolörler, güç sekvenörleri ve voltaj monitorleri/detektorleri gibi bir çok modeli vardır. Sadece aynı fonksiyonu varsa da farklı parametrelere dayanan bir çok modeli vardır. Çoklu PCB'den oluşan bir sistemin her PCB, bu tek fonksiyonlu IC'nin farklı grupları gerekiyor. Bu da materyal maliyetini arttırır.

PCB tasarımının karmaşıklığı artmaya devam ediyor.

Eğer tek fonksiyonlu güç yönetimi IC kullanımı yönetebilirse, bu eski bir hikaye olurdu. Çoğu PCB genellikle birkaç çoğu voltaj cihazını kullanır ve her cihazın farklı bir güç dizisi var. İşlemin düğümü daha iyi, aygıt için gereken voltajı aşağıya düşürür, ama şu anda daha büyük. Tasarımcılar sık sık her çoklu voltaj enerjisi IC'nin bir yük noktasını kullanmalıdır. Bu şekilde PCB'de kullanılan güç malzemelerinin sayısı arttırılacak. Elektrik tasarruf voltaj döngülerinin arttığı ve çoklu sıralama yönetimi gerektiği ile güç yönetimi daha karmaşık olur.

PCB tasarımı daha karmaşık ve daha karmaşık olduğunda, geleneksel güç yönetimi çözümleri parmak için daha zor olur. Şu anda, elektrik yönetimini uygulamak için geleneksel tek fonksiyonlu IC kullanan tasarımcılar bazı voltajları kontrolden vazgeçmek veya her elektrik yönetimi fonksiyonu için birçok tek fonksiyonlu aygıtları seçmek zorunda olabilir. Bu iki yöntem tavsiye edilemez.

1. PCB alanını arttır ve güveniliğini azaltır

Tek fonksiyonlu IC sayısını ve sonraki bağlantıları sadece PCB bölgesini arttırmadı, ancak PCB'nin güveniliğini istatistik bir görüntü noktasından de azaltır. Örneğin, toplantı hatalarının muhtemeleni arttırabilir, tahmin edilemez (kesinlikle kötü) sonuçlarına yol açar.

2. İkinci temsil kanalı ve tasarım kompromisyonu

Eğer tek fonksiyonlu aygıtlar farklı teminatçılardan satın alınırsa, zaman içinde bulunmayan aygıtlardan birinin sebep olduğu üretim gecikmelerinin riskini arttırır. Bu yüzden ikinci bir teklif kanalı için talep ediyor. Fakat ikinci kanal tasarım mühendislerinin ulaşılabiliğini azaltır, böylece bu ulaşılmaz aygıtlar tasarımcıları PCB hata izleme kapasitesini feda etmeye zorlayacak.

Toplam ve test maliyetleri sistemde kullanılan aygıtlar sayısına uyumlu. Aygıtın maliyeti satın alan miktarıyla tersiyle proporcional. Çünkü birçok aygıt verilen bir sistemde gerekli ve sistemi in şa etmek için gerekli her aygıt azaltıldı, tüm sistem maliyeti arttırıldı. Örneğin, bir sistemin 10 PCB varsa, her yıl 1000 bu sistem üretilecek. Eğer her PCB enerji yönetimini uygulamak için tek fonksiyonlu IC kullanırsa, dizaynı tamamlamak için yaklaşık 10 farklı tek fonksiyonlu IC gerekiyor. Bu tek fonksiyonlu IC'lerin yıllık talebi 1000'dir. Bir grup 1000 fiyatı, elbette bir grup 10.000 fiyatından daha yüksektir. Bu yüzden eski güç yönetimi çözümünün maliyeti kesinlikle aynı tek fonksiyonlu güç yönetimi IC kullanarak tüm PCB'lerin değerinden daha yüksektir.

Çoklu tek fonksiyonlu IC aygıtları tarafından uygulanan geleneksel güç yönetimi programı 1980'lerde eski bir şey oldu. O zaman, dijital tasarımcılar logik fonksiyonlarını uygulamak için TTL kapılarını kullandılar. PCB'nin karmaşıklığı arttığı zaman tasarımcılar, kullanılan TTL kapılarının sayısını arttırmak veya sabit fonksiyonu ASIC seçmenin iki seçenekleri arasında seçmeli. Şaşırtıcı değil, sistem tasarımında kullanılan TTL aygıtlarının sayısı dramatik olarak artıyor.

Programlı mantıklı aygıtlar (PLD) durumu tasarımcıların verilen PCB birim alanında daha fazla fonksiyonu ulaştırmasına izin verir ve pazara zamanı da kısaltır. Sistemde kullanılan aygıtlar sayısı düşürüldüğünde, genel sistem maliyeti de düşürüldü. Çünkü aynı PLD çoklu tasarımlarda kullanılabilir, sistemde kullanılan aygıtlar sayısı azalır. Şirket her PCB tarafından gereken fonksiyonları feda etmeden küçük bir sayı PLD aygıtlarını standartlayabilir.

Birçok TTL kapılarını yönetmekten daha küçük bir sayı PLD yönetmek çok kolay. Aynı PLD çoklu PCB tasarımları için kullanılabilir, bu yüzden ikinci bir teslim kanalı için ihtiyacını azaltmak veya yok etmek için bile. Tasarımcı proje kurulu tasarlamadan önce tasarımı simüle etmek için yazılım kullanabilir, böylece başarı şansını arttırabilir. Şu anda tek fonksiyonlu güç yönetimi IC'lerin kullanımı geçmişte TTL kapılarını kullandığı gibi eski moda. Bugünün kompleks PCB tasarlaması "güç yönetimi PLD" gerekiyor. Aslında bu cihazın kullanımı şimdi PCB tasarımı için bir teklif olmalı.

Tek programlı bir güç yönetimi cihazı kullanarak tipik bir PCB güç yönetimi uygulaması. Programlamalı güç yönetim aygıtları programlı analog ve dijital bölümlerin çoklu geleneksel tek fonksiyonlu güç yönetim aygıtlarının integrasyonu basitleştirmesi için gerekiyor. Tasarımcılar özellikle yapılandırılmış, fabrika programlandırılmış tek fonksiyonlu aygıtlara katılmamadan bir voltaj kombinasyonu izlemek için programlı analog kısmını ayarlayabilir.

PCB için mantıklarını belirlemek için elektrik yönetim cihazının programlayabilecek dijital parças ını kullanmamız gerekiyor, bu mantıkla yeniden ayarlanabilir güç izleme fonksiyonu, enerji başarısızlığı tarafından kesilmesi ve her elektrik tasarımının sonuçlamasını anlamak için programlayabilecek güç izleme fonksiyonu birleştiriyor. Yazılım tabanlı programlı tasarım metodolojisi özel PCB için bir çeşit güç yönetimi fonksiyonlarını sağlayabilir.