- 2024-12-18
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扇入扇出数和什么有关?
楼主是看碎片知识看多了
扇入好理解
就说扇出
扇出数一般比较多,比如74HC08 的典型扇出数为 20 个同类门电路
实际上,每个与门的输入电流需求为 正负1mA
显然无法直接驱动 20 个门。
会用一个如 74HC244驱动器,扇出数可达 25 个同类门,来连接 74HC08 和负载。
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要节能,为什么先要做好电子产品热设计?
随着电子产品小型化、智能化、多样化的发展,给产品热设计带来了更严峻的挑战。一方面,随着边缘计算和人工智能的发展,让算力更为密集;另一方面,随着双碳目标迫近,对于功率等级要求也持续提高;因此单一设备的功率密度正在不断攀升,热功率也相应的随之提高,而热设计也就受到了越来越多的关注。
热设计的必要性和挑战
所谓热设计(Thermal Design),是指在工程设计中考虑和优化热传导、热辐射和热对流等热学因素的过程。它主要涉及如何有效地管理和控制热量,以确保设备、系统或产品在运行时能够正常工作并满足性能要求。
热设计通常应用于各种领域,包括电子设备、汽车、航空航天、能源系统等。在这些应用中,热设计的目标是防止过热或过冷,维持适当的工作温度范围,以避免设备损坏、性能下降或故障。
图1:电子产品热设计的重要性
(图源:GEC研究院)
如上图所示,从芯片角度来看,根据GEC研究院的数据,节点寿命会随着节点温度提升而大幅降低,失效率加速。从系统角度来看,根据美国空军航空电子整体研究项目的结论,55%的设备故障原因来自于温度因素。
因此温度可以说是电子设备的第一大杀手,设备的电气性能和热分布会相互影响:温度过高会导致电子产品的绝缘性能退化,电阻降低,材料老化;像处理器、变压器等芯片,高温会使其性能下降;进一步的高温会造成元器件功能失效。
不良的热设计会导致系统内部产生更多高电流浪涌,导致系统中被引入了主要芯片之外的额外热源。为了处理好这些不利热点的影响,保证产品的稳定运行,就不得不额外增加温度控制功能,从而增加了额外的能耗。做好热设计,不但能让产品更稳定,也是系统节能的关键一环。
热设计软件制造商Future Facilities(已于2022年被Cadence收购)的研究发现,新的热设计重点将主要由人工智能、物联网、5G和边缘计算等技术推动。Future Facilities产品经理Chris Aldham曾表示:
过去几年技术的进步导致工程师看待热设计的方式发生了前所未有的变化。人工智能、5G、边缘计算和物联网的引入都对电子产品的运行方式和地点产生了重大影响,而这反过来又意味着从热学角度需要考虑一系列新的因素。
图2:电源系统性能和热管理息息相关
(图源:Molex)
当前对于电子产品而言,热设计的挑战来自方方面面。
1.小型化
小型化带来的计算密度和功率密度的提升,而且小型化同时也就意味着需要尽量采用无风扇或者小型风扇的设计,这直接对于系统散热设计提出了更高的要求。
2.信号传输
系统中的信号处理速度越来越快,这种高速信号的传输和处理也会产生更多的热量。
3.屏蔽设计
当前的系统中,为了保证信号的完整性会采用更多的屏蔽设计,这种屏蔽设计本身对于散热就产生了不利的影响。
而上述提到的挑战仅仅来自于设备内部,还有更过设备外部环境因素需要考虑:像数据中心、储能站等设备排布密集的工作环境,各个设备之间相互的热辐射就很大;而一些高海拔地区的设备,由于工作环境空气稀薄,因此对于设备散热要求也就更高。
再深入到芯片设计的领域来看热量管理的挑战:为了维持单位面积上算力的提升,3D封装芯片成为芯片设计的必然趋势。而这种3D堆叠的结构会产生高热阻,且在不同芯片功耗不均匀情况下更易导致热点、高温梯度和热应力等热问题。硅通孔(TSV)被认为是降低3D IC温度的有效手段,因此被广泛使用。
图3:3D封装芯片内部金属互联结构的温度分布图(图源:Cadence)
传统上来说热设计是一门小众的细分领域,通常是由具备热传递知识背景的机械工程师,为所有的业务部门提供热设计服务。
在那时候热设计更多和机械部分相关,和电子部分是分开独立进行的。而在现在,随着设备越来越小型化和高功能化,热设计与整个系统的性能和可靠性表现愈发密切,需要从产品的原型设计阶段就进行热设计的考量。热设计工程师除了必备热知识背景外,还应具备机械、电气和电子背景,能够熟练使用EDA设计工具和各种仿真工具,与电子设计团队并行进行热设计。
图4:各设计部门共同减少发热量,
减少试生产次数
(图源:ROHM Semiconductor)
好的热设计,从选型开始
芯片厂商同样需要重视热量管理,通过优化芯片热性能可以实现整个系统功率密度的突破。
1.工艺制程创新
首先是通过工艺制程的创新来增强热性能。例如在减少芯片体积的同时尽量减少功率器件的导通电阻;或通过新的工艺节点来优化引脚布局并提供额外接地等。
2.芯片设计
其次在芯片设计方面,可以将温度监控功能集成到关键芯片的内部,通过高效的开关来实现不同工作负载下的动态调节,为高度集成的电路设计实现更高的功率。在封装方面,可以通过创新的封装方式,例如加大引脚面积、优化引脚材质和设计等,来实现芯片更高的散热效率。
3.方案设计
从方案设计角度来看,要优化整个系统的热传导路径。例如像一些顶部散热功率芯片,近年来也逐渐流行,选择此类芯片能够减少热量向PCB的直接传导,通过芯片顶部直接将热量辐射或传导到设备外壳外。
图5:Apple申请的自适应热控制系统专利
(图源:https://appft1.uspto.gov)
总体而言,好的热设计需要从系统整体来考虑,从芯片选型的阶段就将热设计目标考虑在内。芯片、连接器和PCB都要根据整体的热指标来进行选择或设计,其中连接器等接插件的好坏对热设计非常重要,选择具有良好热管理的连接器芯片,能够直接帮助优化整个系统的热设计。
- 2024-12-17
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智驾和底盘争车身控制,后续会怎么发展?
将车身的控制移交给智能驾驶系统,都去归一到自动驾驶,,
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高频率脉冲怎么转变为模拟量?
先把脉冲信号转换为数字信号,
再用数模DAC将数字信号转换为模拟信号。
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为什么电流钳夹DC输出端负极,读到的电流为正值,电流钳夹DC输出端正极,反而读到...
想看正值换个方向夹
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移动硬盘的问题
系统还能识别出来,应该没有坏,重新格式化如不行,就分区试试
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请问一下大家Altium Designer24这个工具栏怎么关闭,谢谢
浮动窗口,可以拖到上面或其他地方吧
AD24没有用过
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防爆电器产品中,本安电路设计是怎么确定输出电压和电流是不是符合标准要求?
查下国标GB3836.1-2000,
本安电路的电压和电流被严格限制,
比如,
正常工作时电压不超过DC24V,电流不超过DC20mA
故障时电压不超过DC35V,电流不超过DC35mA。
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这种两脚的充电器输入没有GND,请问是如何测试泄露电流的呢?绝缘阻抗和泄露电流,...
QWE4562009 发表于 2024-12-17 12:06
对充电器加高于正常工作电压数倍数十倍的电压----高压是加在哪里
那个地方需要绝缘,就加那里
输入端与设备外壳地之间的绝缘
输出端与设备外壳地之间的绝缘
有时也会测试输入端与输出端之间的绝缘
- 2024-12-16
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单片机晶振的一些小问题
下载电路需要与单片机的调试接口同步,
而调试接口的操作如JTAG或SWD,是依赖于时钟信号的
手册上一般有说明
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单片机晶振的一些小问题
用内部晶振能工作。内部晶振的频率精度一般比外部晶振低。
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求助,全桥逆变器炸管了
"明明这时候四个mos管都没有接驱动"
明明知道MOS管就没工作,这个得查,为什么没有工作
另外,给2edf7275k的PWM1、PWM2是怎么产生的,
死区时间是怎么设置的
- 2024-12-15
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这种两脚的充电器输入没有GND,请问是如何测试泄露电流的呢?绝缘阻抗和泄露电流,...
测绝缘电阻
用绝缘电阻测试仪
一般是对充电器加高于正常工作电压数倍数十倍的电压,持续一定时间后,看充电器能不能承受该高压,并不发生绝缘击穿。
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这种两脚的充电器输入没有GND,请问是如何测试泄露电流的呢?绝缘阻抗和泄露电流,...
本帖最后由 qwqwqw2088 于 2024-12-15 16:41 编辑
然后,再搞清楚什么是泄露电流
充电器的泄漏电流是指在充电器正常工作时,从电源的火线或零线通过绝缘电阻或分布电容等途径,流入大地或其他不应带电的导体的电流
国家标准:《电动自行车用充电器安全技术要求》中规定,I 类充电器工作温度泄漏电流≤0.75mA;II 类充电器和 II 类结构≤0.25mA
测试是用专业的泄漏电流测试仪,加规定的测试电压来测试的
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这种两脚的充电器输入没有GND,请问是如何测试泄露电流的呢?绝缘阻抗和泄露电流,...
楼主要先搞清楚,这种充电器属于II 类充电器
II 类充电器通过双重绝缘来隔离带电部件和用户,没有接地连接。
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充电设备漏电流检测
本帖最后由 qwqwqw2088 于 2024-12-17 08:28 编辑
中国电力企业联合会和国网电力科学研究院有限公司等单位共同修订起草了《电动汽车供电设备安全要求》这一强制性国家标准。该标准的制定旨在统一电动汽车供电设备的安全规范,推动电动汽车及其配套设施健康、有序地发展。
一、标 准
GB/T 39752—2023《电动汽车供电设备安全要求》是一项强制性国家标准,主要针对电动汽车供电设备的安全性进行规范。
该标准以GB/T 39752—2021《电动汽车供电设备安全要求及试验规范》为基础进行修订,旨在确保供电设备在使用过程中的安全性和可靠性。它适用于各种类型的电动汽车供电设备,包括但不限于充电模式2、充电模式3和充电模式4的充电设备。
规定了符合性试验使用的仪器设备、试验条件、试验部位、试验方法和计算方法等,为设备的检测和认证提供了统一的标准。标准的适用范围广泛,包括额定输出电压为1000V AC或1500V DC及以下的各类型供电设备,具有很强的实用性和指导性。
《电动汽车供电设备安全要求》强制性国家标准的征集意见
二、新国标充电桩漏保要求
自今年4月1日开始正式实施GB/T 18487.1-2023以来,国标中对于漏电保护的要求和IEC欧标趋于一致,在11.3.1中提出供电设备的剩余电流保护应具备保护交流剩余电流、脉动直流剩余电流、和6mA及以上平滑直流剩余电流的功能。
三、强制性国家标准充电桩漏保要求
征集草案中对于剩余电流保护部分与GB/T 18487.1-2023中相同。
草案提议中对交流供电设备的剩余电流保护均依据GB/T 18487.1-2023的要求。
四、原理分析
1、漏电流的产生和分类
一般漏电流分为以下四种:半导体元件漏电流、电源漏电流、电容漏电流、滤波器漏电流。
(1)半导体元件漏电流
半导体元件(如PN结)在截止时,理论上不应有电流流过。
但实际上,由于自由电子的存在,它们可能会附着在SIO2和N+等位置,导致D-S之间有微小的漏电流。
例如在反向偏置的二极管中,一些电流流过耗尽区,该电流称为漏电流。
《二极管反向偏置时电流载体的反应》
(2)电源漏电流
在开关电源中,为了减少电磁干扰(EMI),通常会设置EMI滤波器电路。这个电路会导致电源在接上市电后对地有一个微小的电流,这就是电源漏电流。
如果不接地,设备的外壳可能会对地带有电压,不仅可能对人体造成不适,还可能影响设备的正常工作。
(3)电容漏电流
电容器的介质并非完全不导电,当电容加上直流电压时,会有漏电流产生。这种漏电流的大小与电容器的绝缘性能有关。除电解电容外,其他电容器的漏电流通常很小,用绝缘电阻参数表示其绝缘性能;而电解电容因漏电较大,直接用漏电流表示其绝缘性能。
《漏电流对采样精度的影响》
(4)滤波器漏电流
在额定交流电压下,滤波器外壳到交流进线任意端的电流即为滤波器漏电。如果滤波器的所有端口与外壳之间是完全绝缘的,那么漏电流的值主要取决于共模电容CY的漏电流,即CY的容量。
由于滤波器漏电流的大小涉及人身安全,国际上各国都有严格的标准规定。例如,对于220V/50Hz交流电网供电的设备,一般要求噪声滤波器的漏电流小于1mA。
《电磁兼容滤波器中的漏电流》
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一个基于cm6800ux芯片的ATX电源故障现象
道理上分析,
主滤波电容下降,会让直流母线电压的纹波系数增大,会使一些对电压稳定性要求较高的硬件,如主板芯片组等,无法正常初始化,加上 CPU 和显卡等硬件工作负载突然增大,不堪重负,输出电压出现波动,重启
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一个基于cm6800ux芯片的ATX电源故障现象
有关系
检查一下该390uF电容的是否有鼓包的迹象
可以换一个大一点如470微法或还用390微法
- 2024-12-14
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同步整流、恒流恒压的电路原理
2.这两部分电路是实现恒流、恒压功能。是如何实现恒流、恒压的?具体的工作原理是?
这个需要把整个原理图搞清楚,各个端口的如何连接的
恒压,主要由电压反馈控制环实现,当负载增大让输出电压下降,电压反馈控制会让 PWM 控制器的占空比增大,增加功率开关管的导通时间,提高输出电压,回到设定值。
恒流,也同样是通过电流反馈来实现的,监测输出电流,当输出电流小于预先设定的恒流值时,恒流控制停止,电源工作在恒压模式。
LM321的两部分,主要是与设定的恒定参考值进行比较,产生误差信号,误差信号经过处理后去调节电源的控制端,使输出电压或电流按预定的值保持不变。
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同步整流、恒流恒压的电路原理
1.
同步整流简单说,就是MOS管等电子开关件替代二极管,实现整流过程,低损耗效率高。
既然用电子开关,就需要驱动端,类似SP6520这种同步整流芯片就是这种作用
具体工作时,开关管关断时,同步整流的MOS管 才会开通;而 同步整流的MOS管关断后,开关管才会再次开通,两者的栅极驱动波形需符合特定的时序要求,以防止出现电压源短路等问题。