Jak przesyłać wysoki prąd (2,6 A) przy niskim napięciu (1,2 V) na dużą odległość?

Chcę zasilić procesor DSP napięciem 1,2 V. Ten procesor DSP potrzebuje 2,6 A prądu przy pełnym obciążeniu. Minimalne zasilanie oparte na specyfikacjach elektrycznych tego DSP wynosi 1,16 V, co oznacza, że ​​maksymalny spadek napięcia spowodowany przez płaszczyzny zasilania, ślady i złącza nie powinien przekraczać 40 mV.

W moim przypadku było mi bardzo trudno to osiągnąć, ponieważ odległość między źródłem zasilania a procesorem DSP wynosi około 8000 mil (~ 20 cm), a to zasilanie przechodzi przez dwa złącza, które dodają 100 mOhm, więc spadek wynosi 260 mV (100m x 2.6A) bez zliczania impedancji w płaszczyźnie. Narysowałem prosty schemat dla mojego przypadku pokazanego na następnym obrazku:

Moje pytania to:

• Czy łączna odległość wynosi tylko 20 cm? czy powinienem dodać zwrot, aby rzeczywista odległość wynosiła 40 cm? ( Duzo gorszy :( )

• Jak mogę rozwiązać ten problem? wiedząc, że odległość między źródłem a DSP nie może być mniejsza niż 20 cm. Czy powinienem dodać kolejny regulator obok DSP? czy może lepiej wygenerować nieco większe napięcie, aby zrównoważyć ten spadek? (istnieją inne elementy, które wymagają zasilania 1,2 V i znajdują się w różnych odległościach od DSP).

• Jak obliczyć impedancję płaszczyzny pokazaną na powyższym obrazku jako R (płaszczyzna)?

# Edycja 1:

Jeśli chodzi o punkt 1, ok, całkowita odległość wynosi obecnie niestety 40 cm.

Pomyślałem o rozwiązaniu zmniejszającym rezystancję złączy, które są głównym czynnikiem wysokiej rezystancji. Zgodnie z kartą złączy, rezystancja pinu wynosi 25 mOhm, mam dodatkowe wolne piny, więc użyję 8 pinów, aby przesłać 1,2 V, więc teraz jest podzielony przez 8, ale pytanie brzmi: nie nie wiesz, czy ten opór dotyczy tylko szpilki, czy jest to suma po kryciu? a po kryciu należy je traktować jako rezystory szeregowe lub równoległe?

Ogólnie rzecz biorąc, próba przesunięcia końcowej regulowanej mocy z dowolnej odległości nie jest dobrym pomysłem. W twoim przypadku to na pewno nie zadziała. Tak, ścieżka powrotna zwiększa całkowity opór, ponieważ jest ona szeregowa z obciążeniem. Dziwne jest, że masz złącza w dodatnim zasilaniu, ale nie w ziemi. Jeśli jest to instalacja stała, to dlaczego nie lutować drutów z jednego końca na drugi?

Lepszym sposobem radzenia sobie z potrzebą rozproszonej regulowanej mocy, szczególnie przy niskim napięciu i wysokim prądzie, jak masz, jest dystrybucja wyższego zgrubnie regulowanego napięcia i sprawienie, by końcowe ściśle regulowane napięcie lokalnie. Robi to dwie przydatne rzeczy:

1. Spadek dystrybucji wyższego napięcia nie będzie miał znaczenia, ponieważ i tak będzie regulowany do napięcia końcowego. Musisz upewnić się, że napięcie na drugim jest co najmniej minimalne wymagane do prawidłowego działania tego regulatora, ale ten zapas jest zwykle łatwy do wbudowania.

2. W przypadku przełączników lokalnych, które są przełącznikami, wyższe napięcie będzie miało mniejszy prąd, co oznacza, że ​​będzie również miało mniejszy spadek napięcia na całej odległości, przy mniejszej marnowanej mocy i mniejszym zapotrzebowaniu na ciepło.

Skąd więc pochodzi napięcie 1,2 V. Prawdopodobnie masz gdzieś wyższe napięcie z konwerterem buck. Wyślij to wyższe napięcie na odległość i umieść regulator buck bezpośrednio na DSP. Należy pamiętać, że zmniejsza to wymagania dotyczące zasilania 1,2 V na płycie głównej. Dwa mniejsze regulatory buck nadal będą droższe niż jeden większy, ale pozwolenie na oba będą nieco pomocne. Rozprowadza również ciepło z wszelkich strat, co zwykle sprawia, że ​​łatwiej sobie z tym poradzić.

Dodano w odpowiedzi na twój komentarz:

Jeśli naprawdę nie możesz postawić lokalnego regulatora według obciążenia, następną najlepszą rzeczą jest powrót linii sensownej. Ta linia zgłasza faktyczne napięcie na drugim końcu z powrotem do regulatora na płycie głównej. Napięcie to jest wykorzystywane jako sprzężenie zwrotne, dzięki czemu napięcie na drugim końcu jest regulowane. Napięcie na regulatorze będzie wówczas automatycznie odpowiednio wyższe, aby przezwyciężyć spadek napięcia w drodze do obciążenia. Linia pomiarowa nie odczuwa tych spadków napięcia, ponieważ przepływa przez nią bardzo mało prądu. To tylko sygnał zwrotny napięcia.

Jeśli połączenie uziemienia również może mieć znaczny spadek napięcia, staje się trudniejsze. Czasami używasz dwóch linii zmysłowych i traktujesz je różnie przy zasilaniu. Czasami zakładasz, że spadki napięcia do przodu i do tyłu będą w przybliżeniu równe i dodają odrobinę wzmocnienia w obwodzie czujnika. Czasami wystarczy ustawić nieco wyższą moc wyjściową, aby zrekompensować nominalny całkowity spadek napięcia i nie próbować aktywnie regulować wokół niego.

Rezystancja połączenia dotyczy dopasowanego wtyku i gniazda. Jeśli użyjesz N z nich, wówczas opór spada o O AB.

Naprawdę chcesz regulator w pobliżu DSP. Jeśli masz dwa złącza i są one głównym oporem (jak mówisz, że tak jest), wówczas będą się różnić oporem w zależności od okoliczności, wieku, temperatury i innych, co da niepewny wynik.

Oczywiście, jeśli złącza dodają 100 miliomów, a masz 2.6A, to otrzymasz 260 miliwoltów spadku. JEŻELI 40 mV jest maksymalnym dopuszczalnym napięciem, możesz dodać nieskończoną powrotną płytę montażową i nadal będzie przekraczać specyfikację o 260/40 ~ = 6,5: 1. Będziesz potrzebował co najmniej 6,5 równoległych par pinów, aby zmniejszyć napięcie tylko tego złącza do dopuszczalnego poziomu, a następnie mieć resztę obwodu i ścieżkę powrotną. JEŻELI wartość 50 miliomów jest w rzeczywistości typową wartością średnią, to masz prawie trudną sytuację. Jeśli na ścieżce powrotnej znajduje się taka sama liczba złącza przy 50 miliohmach, problem po prostu staje się niemożliwy.

["Nie ma rzeczy niemożliwych!" jeśli robisz pewne buty sportowe, ale jest to po prostu niemożliwe. ]

Jeśli nie możesz przynieść regulatora do DSP, wówczas wykonalnym rozwiązaniem jest użycie zdalnego wykrywania lub „Kelvina”. tzn. poprowadź linię pomiaru napięcia od regulatora do obciążenia, które nie przewodzi prądu i dostosuj napięcie zasilania do własnych potrzeb. Chociaż jest to łatwe do zrobienia, oczywiście chcesz, aby obwód czujnika NIGDY nie wszedł w obwód otwarty (ponieważ napięcie wzrośnie, aby spróbować skompensować), i musisz poradzić sobie z szumem itp. W obwodzie czujnika. Nie trudne, ale ...