如何长距离传输低电压(1.2V)的大电流(2.6A)?


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我想提供1.2V的DSP。该DSP在满载时需要2.6 A的电流。根据此DSP的电气规格,最小电源为1.16V,这意味着电源平面,走线和连接器引起的最大压降不应超过40 mV。

就我而言,我发现很难做到这一点,因为电源与DSP之间的距离约为8000密耳(约20厘米),并且该电源经过两个连接器相加,相加100 mOhms,因此压降为260 mV(100m x 2.6A),不计入平面阻抗。我为我的情况画了一个简单的示意图,如下图所示:

简单原理图显示问题

我的问题是:

  • 总距离只有20厘米吗?还是应该加上回程,使实际距离为40厘米?( 更糟糕 :( )

  • 我该如何解决这个问题?知道信号源和DSP之间的距离不能小于20厘米。我是否应该在DSP旁边添加另一个稳压器?还是生成一个稍大的电压来补偿该压降更好?(还有其他组件需要1.2V电源,并且与DSP的距离不同)。

  • 如何计算平面阻抗,如上图所示为R(Plane)?

#编辑1:

关于点1,好的,现在的总距离是40厘米。

我想到了一种降低连接器电阻的解决方案,而连接器电阻是高电阻的主要因素。根据连接器数据表,该引脚的电阻为25 mOhms,我有额外的自由引脚,所以我将使用8引脚传输1.2V,以便现在将其除以8,但是现在的问题是,我不知道不知道该电阻是仅用于引脚还是在配对后的总电阻?匹配后应将其视为串联电阻还是并联电阻?


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对于第一个,DSP的GND很容易受到返回线上电压的影响,因此它将更高。实际上,这意味着您需要在输入端具有更高的电压。整个情况只是向我尖叫“ DSP旁边的稳压器”,但是如果您希望DSP附近出现噪声问题,那么将很难设计开关器,而很难找到线性开关器。
AndrejaKo 2012年

至于平面阻抗,如果有电路板,则可以尝试以下方法:获取恒定电流源,将其设置为1 A,连接它而不是电源,短路DSP的Vcc和GND焊盘并测量电压降在源极和Vcc引脚之间,然后在GND引脚与源极的另一端之间。据此,应该容易计算电阻,并且大多数万用表在测量低压时应该比测量低电阻更好。您可以使用LM317制作简单的恒流源。
AndrejaKo 2012年

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如果无法测量电阻,则可以尝试通过找到Internet上的铜电阻表之一来计算平面的电阻,然后计算铜的体积(或表面积,具体取决于表的类型)得到),然后乘以铜的比电阻
AndrejaKo 2012年

安德烈亚科(Andrejako),听起来对我来说是个好答案。
Kellenjb 2012年

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连接电阻适用于配对的插针和插座。如果您使用它们的N,则电阻下降了约N倍
拉塞尔麦克马洪

Answers:


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通常,试图将最终调节功率推到任何距离都不是一个好主意。在您的情况下,它显然不起作用。是的,因为返回路径与负载串联,所以返回路径会增加总电阻。奇怪的是,您在正极电源中有连接器,但没有接地。如果这是固定安装,那么为什么不从一端到另一端焊接电线呢?

解决分配的稳压电源需求的一种更好的方法,尤其是在低电压和大电流的情况下,是分配更高的粗调电压,并在本地制作最终的严格稳压电压。这做了两件事:

  1. 分配较高电压的下降将无关紧要,因为无论如何它将被调节至最终电压。您必须确保另一端的电压至少为该稳压器正常工作所需的最低电压,但通常很容易建立裕量。

  2. 在本地调节器为开关的情况下,较高的电压将具有较小的电流,这意味着其在整个距离上的电压降也将较小,从而减少了浪费的功率和热量。

那么您的1.2V电源来自哪里呢?您可能在某个地方使用降压转换器具有更高的电压。在远处发送较高的电压,然后将降压稳压器直接放在DSP上。请注意,这放宽了对主板上1.2V电源的要求。两个较小的降压稳压器仍将比一个较大的降压稳压器贵,但允许两者都较小将有所帮助。它还可以将热量从任何损失中散发出去,这通常会使热量更易于处理。

添加以回应您的评论:

如果您真的不能承受本地稳压器的负担,那么下一个最好的事情就是让检测线返回。这条线将远端的实际电压报告回主板上的调节器。该电压用作反馈,以便在远端调节电压。然后,调节器上的电压将根据需要自动升高,以克服通往负载的电压降。感测线不会经历这些电压降,因为它流过的电流很小。这只是一个电压反馈信号。

如果接地连接也可能会有明显的压降,则将变得更加棘手。有时,您使用两条检测线,并在电源上对其进行区别对待。有时,您假设正向和反向压降大致相等,并在检测电路中增加一点增益。有时,您只是将电源的输出设置得更高一些,以补偿标称的总压降,而根本不尝试主动对其进行调节。


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非常感谢Olin,您向我展示了我在绘制原理图时犯的一个错误,因此在计算中犯了一个错误!我应该在电源线上向返回路径添加相同的电阻,然后重新计算。我同意你的意见,特别是在这些低压条件下,最终调节电源最好靠近负载,但机械限制迫使我分拆成两块电路板,并且没有足够的空间将功率调节器放置在靠近电源的地方。加载:/
Abdella 2012年

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哇,就是这样!我的监管人有这条意识线,我会用它。是否有最佳方法将此引脚连接到DSP?因为DSP有多个1.2V引脚,我应该将其连接到最远的引脚吗?我检查了稳压器的数据表,但没有关于连接复杂IC的说明。非常感谢!
阿卜杜拉2012年

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@Abdella您应该将所有1.2V引脚连接在一起。然后,您连接电源并感应到电源
Brad Gilbert

@BradGilbert我正在使用的开关稳压器具有+ Sense和-Sense,他们建议+ Sense应该连接到靠近负载的位置,而-Sense应该连接到靠近源极的GND。问题在于,还有一个FPGA也需要1.2V,因此DSP和FPGA都连接到1.2V平面。每个都有数十个1.2V引脚。这就是为什么我无法确定此感应信号的最佳连接是什么?!
Abdella 2012年

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@Abdella:如果所有这些不同的引脚都连接到一个平面,那么它们之间的电压差异很小。要点是补偿连接器两端的电压降。将传感线连接到最终板上飞机上任何地方(所有连接器之后)都应该足够好。在所有引脚的中间附近进行连接,但是如果这样做不太方便,则不必担心。只要您已通过连接器完成了100毫伏的电压保护,最后几个毫伏电压就无关紧要。
奥林·拉斯洛普

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连接电阻适用于配对的插针和插座。如果您使用N个电阻,则电阻会下降约ABOUT N倍。

您确实希望调节器靠近DSP。如果您有两个连接器,并且它们是主要电阻(如您所说),那么它们的电阻将随环境,年龄,温度等因素而变化,并给出不确定的结果。

显然,如果连接器增加100毫欧,而您有2.6A,那么您将得到260毫伏的压降。如果40 mV是最大容许电压,则可以添加无限返回底板,但仍超出规格260/40〜= 6.5:1。您将至少需要6.5个并行引脚对,才能将该连接器的电压降至可接受的水平,然后剩下的电路和返回路径都需要处理。如果50毫欧的值实际上是一个典型的平均值,那么您几乎会遇到棘手的情况。如果返回路径中50毫欧的连接器数量相等,那么问题就根本不可能解决。

[“没有不可能的事!” 如果您制造某些运动鞋,但这在这里是不可能的。]

如果无法将调节器带到DSP,则可行的解决方案是使用远程或“开尔文”感测。例如,在稳压器和负载之间铺设一条不带电流的电压检测线,并调整供电电压以适应要求。尽管这很容易做到,但您显然希望检测电路永远不要开路(因为电压将上升以尝试补偿),并且您必须处理检测电路中的噪声等。不难,但是。。。


感谢Russell,我如何从数据表中得知所提到的引脚电阻是用于配对零件的?我找不到清楚的说明,还是在数据表中提到它的一种已知方式?
Abdella 2012年

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@Abdella-连接器接触电阻仅在被视为连接器对时才有意义。也就是说,进入接点-跨接口到另一个接点-出到另一个PCB上。t是指定电阻的实际板对板过渡点。与接触电阻相比,连接器主体的电阻将较低。
罗素·麦克马洪

是的,罗素,您是对的,我联系了制造商,他们回答了您的意见。再次感谢。
Abdella 2012年
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