¿Cómo transmitir una corriente alta (2.6A) con baja tensión (1.2V) para una larga distancia?

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Quiero suministrar un DSP con 1.2V. Este DSP necesita 2.6 amperios de corriente a plena carga. El suministro mínimo basado en las especificaciones eléctricas de este DSP es de 1.16 V, lo que significa que la caída de voltaje máxima causada por los planos de energía, las trazas y los conectores no debe exceder los 40 mV.

En mi caso, me resultó muy difícil lograrlo, ya que la distancia entre la fuente de alimentación y el DSP es de aproximadamente 8000 Mil (~ 20 cm) y este suministro pasa por dos conectores que agregan 100 mOhms, por lo que la caída es de 260 mV (100m x 2.6A) sin contar en planos de impedancia. Dibujé un esquema simple para mi caso que se muestra en la siguiente imagen:

Mis preguntas son:

  • ¿La distancia total es de 20 cm? ¿O debo agregar el retorno para que la distancia real sea de 40 cm? (Mucho peor :()

  • ¿Cómo puedo resolver este problema? sabiendo que la distancia entre la fuente y el DSP no puede ser inferior a 20 cm. ¿Debo agregar otro regulador al lado del DSP? ¿O es mejor generar un voltaje ligeramente mayor para compensar esta caída? (hay otros componentes que necesitan suministro de 1.2V y están a diferentes distancias del DSP).

  • ¿Cómo puedo calcular la impedancia del plano, que se muestra en la imagen de arriba como R (Plano)?

# Edit 1:

Con respecto al punto 1, está bien, la distancia total ahora es de 40 cm.

Pensé en una solución para reducir la resistencia de los conectores, que son el factor principal de alta resistencia. De acuerdo con la hoja de datos de los conectores, la resistencia del pin es de 25 mOhms, tengo pines adicionales libres, por lo que usaré 8 pines para transmitir el 1.2V, de modo que ahora está dividido por 8, pero la pregunta ahora es, no ¿No sabe si esta resistencia es solo para el pin o es el total después del apareamiento? y después del apareamiento, ¿deberían tratarse como resistencias en serie o en paralelo?

    
pregunta Abdella

2 respuestas

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En general, tratar de impulsar la potencia regulada final a cualquier distancia no es una buena idea. En tu caso claramente no funcionará. Sí, la ruta de retorno aumenta la resistencia total, ya que está en serie con la carga. Es extraño que tengas conectores en el suministro positivo pero no en el suelo. Si se trata de una instalación fija, ¿por qué no soldar cables de un extremo al otro?

Una mejor manera de lidiar con la necesidad de una potencia regulada distribuida, especialmente a baja tensión y altas corrientes, es distribuir una mayor tensión aproximadamente regulada y hacer que la tensión final sea regulada localmente. Esto hace dos cosas útiles:

  1. La caída en la distribución del voltaje más alto no importará ya que se regulará de todos modos al voltaje final. Debe asegurarse de que la tensión en el otro es al menos el mínimo requerido para que el regulador funcione correctamente, pero ese margen es generalmente fácil de construir.

  2. En el caso de que los reguladores locales sean conmutadores, el voltaje más alto tendrá menos corriente, lo que significa que también tendrá una menor caída de voltaje a través de la distancia, con menos energía desperdiciada y el calor que debe tratarse.

Entonces, ¿de dónde proviene su suministro de 1.2 V? Probablemente tengas un voltaje más alto con un convertidor de dólar en algún lugar. Envíe ese voltaje más alto a lo largo de la distancia y coloque un regulador de dólar directamente en el DSP. Tenga en cuenta que esto relaja los requisitos del suministro de 1.2 V en la placa principal. Dos reguladores de dólar más pequeños seguirán siendo más caros que uno más grande, pero permitir que ambos sean más pequeños ayudará un poco. También distribuye el calor de cualquier pérdida, lo que generalmente hace que sea más fácil de manejar.

Añadido en respuesta a tu comentario:

Si realmente no puedes poner un regulador local por la carga, lo mejor que puedes hacer es volver a tener una línea de detección. Esta línea informa que el voltaje real en el extremo distante regresa al regulador en la placa principal. Esta tensión se utiliza como realimentación, de modo que la tensión en el extremo lejano es lo que está regulado. El voltaje en el regulador entonces será automáticamente mayor según sea necesario para superar la caída de voltaje en el camino hacia la carga. La línea de detección no experimenta estas caídas de voltaje ya que tiene muy poca corriente fluyendo a través de ella. Es solo una señal de realimentación de voltaje.

Si la conexión a tierra también puede tener una caída de voltaje significativa, entonces se vuelve más difícil. A veces se usan dos líneas de sentido y se tratan de manera diferente en la fuente de alimentación. A veces se asume que las caídas de voltaje hacia adelante y hacia atrás serán aproximadamente iguales y agregarán un poco de ganancia en el circuito de detección. A veces, simplemente ajusta la salida de la fuente un poco más para compensar la caída de voltaje nominal total y no trata de regular activamente alrededor de ella.

    
respondido por el Olin Lathrop
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La resistencia de conexión es para el pin y el zócalo acoplados. Si usas N de ellos, la resistencia disminuye en un factor de ABOUT N.

Realmente quieres que el regulador esté cerca del DSP. Si tiene dos conectores y son la resistencia principal (como usted dice que es el caso), variarán en resistencia con las circunstancias, la edad, la temperatura y más, y darán un resultado incierto.

Claramente, si los conectores agregan 100 miliohm y tienes 2.6A, obtienes 260 miliVolt drop. Si 40 mV es el voltaje máximo tolerable, entonces puede agregar un backplane de retorno infinito y aún estará por encima de las especificaciones hasta 260/40 ~ = 6.5: 1. Necesitaría al menos 6.5 pares de pines paralelos para reducir el voltaje del conector solo a un nivel permisible y luego tener el resto del circuito y la ruta de retorno a tratar. Si el valor de 50 miliohmios es de hecho un valor promedio típico, entonces usted tiene una situación casi intratable. Si hay un número igual de conectores a 50 miliohm en la ruta de retorno, entonces el problema simplemente se vuelve imposible.

["¡Lo imposible no es nada!" Si haces ciertos zapatos deportivos, pero es simplemente imposible aquí. ]

Si no puede llevar el regulador al DSP, una solución viable es utilizar sensores remotos o "Kelvin". es decir, ejecutar una línea de detección de voltaje desde el regulador hasta la carga que no transporta corriente y ajustar el voltaje de alimentación para que se adapte. Si bien esto es fácil de hacer, obviamente desea que el circuito de detección NUNCA se abra (ya que la tensión aumentará para intentar compensar) y tendrá que lidiar con el ruido, etc. en el circuito de detección. No es difícil, pero ....

    
respondido por el Russell McMahon

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