دليل اختيار منظم الجهد الخطي

دليل اختيار منظم الجهد الخطي هو المرجعية التي يستخدمها المهندسون والمشترون عندما تحتاج اللوحة إلى سكة جهد نظيفة وبسيطة والاختيار يقع بين عائلات المنظم. منظم الجهد الخطي هو دائرة متكاملة تنتج جهد خرج ثابتًا أو قابلًا للتعديل عن طريق تبديد الفرق بين الدخل والخارج كحرارة، وبساطته وانخفاض ضجيجه وتكلفته المنخفضة تجعله الافتراضي لنسبة كبيرة من سكك الطاقة على كل لوحة. قرار الاختيار نادرًا ما يكون حول المنظم الخطي وحده، لأن المصمم يأخذ أيضًا في الاعتبار منظم الجهد المنخفض الفاقد (LDO) والمنظم التبديلي، والاختيار بين الثلاثة هو القرار الأول والأهم في تصميم السكة. يشرح هذا الدليل كيف يعمل منظمو الجهد الخطي، وكيف يقارنون بـ LDO والمنظمات التبديلية، وكيف تقرأ المواصفات، والجهد، والتيار، والجهد المنخفض الفاقد، وتيار السكون، والحراري، وكيف تختار العبوة والعائلة، ومتى يكون المنظم التبديلي هو الإجابة الأفضل، بحيث يتم اختيار سكة الجهد بناءً على الأدلة وليس على العادة.

السبب في أن دليل الاختيار مهم هو أن ضعف منظم الجهد الخطي، أي كفاءته، هو أيضًا مصدر نقاط قوته، ويجب على المصمم أن يطابق المقايضة مع التطبيق. يحول منظم الجهد الخطي الفائض من الجهد الدخل إلى الخرج إلى حرارة، لذا تنخفض الكفاءة مع توسع فجوة الجهد المنخفض الفاقد، ويصبح التصميم الحراري هو الحد للتيار الذي يمكنه توصيله. لكن نفس البساطة تقدم أنظف خرج، وأقل ضجيج، وأسرع استجابة، وأقل تكلفة، وهذا هو السبب في أن منظم الجهد الخطي لا يزال يهيمن على سكك التيار المنخفض والحساسة للضجيج. الاختيار هو تمرين matching: التيار والجهد المنخفض الفاقد يحددان الحرارة، والحرارة تحدد العبوة، والتطبيق يحدد ما إذا كانت الحرارة مقبولة. يرشدك هذا الدليل خلال تمرين المطابقة من البداية إلى النهاية، بحيث يتم اختيار السكة التالية على اللوحة بالأرقام، والعائلة، والعبوة، والميزانية الحرارية، وليس بالجزء الذي حدث أن يكون في الدرج.

كيف يعمل منظم الجهد الخطي

ينتج منظم الجهد الخطي جهد إخراج مستقر من خلال مرور تيار الدخل عبر ترانزستور التمرير وتبديد الفرق بين الدخل والإخراج كحرارة، وفهم هذه الحقيقة يوضح كل تنازع اختيار في هذا الدليل. يشعر المنظم بالإخراج، يقارنه بمرجع داخلي، ويضبط توصيل ترانزستور التمرير للحفاظ على الإخراج عند الجهد المضبوط، والتيار الذي يمر عبر عنصر التمرير هو نفس التيار الذي يسحبه الحمل، لذا فإن الطاقة المبددة في المنظم هي فرق الجهد بين الدخل والإضرب في تيار الحمل. وبالتالي فإن الكفاءة تقارب جهد الإخراج مقسوماً على جهد الدخل، وتتناقص مع زيادة الفارق بين الدخل والإخراج. تظهر الطاقة المبددة كحرارة في العلبة، ويجب على العلبة واللوحة نقل هذه الحرارة بعيداً وإلا تجاوز درجة حرارة تقاطع المنظم تصنيفها. بساطة منظم الجهد الخطي، عنصر مرور واحد وحلقة تحكم، تقدم الضوضاء المنخفضة والتكلفة المنخفضة والاستجابة السريعة التي لا يمكن للمنظم التبديل الأكثر تعقيداً مطابقتها، والحرارة هي ثمن هذه البساطة.

تشرح البنية الداخلية أيضاً العائلتين التي تحصران منظم الجهد الخطي: المنظم الخطي القياسي ومنظم الجهد منخفض الفقد. يستخدم المنظم الخطي القياسي، وعائلة 78xx كونها الكلاسيكية، ترتيب ترانزستور مرور يتطلب فرقاً أدنى بين الدخل والإخراج، جهد الفقد، يبلغ تقريباً 2 فولت للأجزاء التقليدية، لذا يحتاج منظم 7805 بجهد 5 فولت إلى حوالي 7 فولت دخل لتنظيم نظيف. يستخدم LDO، منظم الجهد منخفض الفقد مثل AMS1117 و LM1117، ترتيب عنصر مرور مختلف يخفض الفرق الأدنى إلى بضع مئات من الملي فولت، لذا يمكن لمنظم LDO بجهد 3.3 فولت التنظيم من دخل 3.6 فولت أو 5 فولت بفقد قليل. جهد الفقد هو المواصفة التي تفصل العائلات، وهو أول رقم تقرأه الاختيار، لأنه يحدد أدنى دخل يمكن للسكة تحمله والحرارة التي ستنتجها السكة. العائلات الثلاث، الخطي، LDO، والتبديل، هي خريطة الاختيار، وجهد الفقد هو الحد بين الأوليين.

ما يعني جهد الفقد عند اختيار منظم

جهد الفقد هو أصغر فرق بين الدخل والإخراج الذي لا يزال المنظم يحافظ عنده على خرجه المحدد، وهو الرقم الذي يحدد مقدار الهامش الذي تحتاجه السكة. يحتاج منظم خطي تقليدي بجهد فقد 2 فولت إلى أن يكون الدخل على الأقل 2 فولت فوق الإخراج في جميع الأوقات، بما في ذلك أثناء تموج الدخل والانتقالات العابرة للحمل، لذا تحتاج سكة 5 فولت إلى الحفاظ على الدخل فوق حوالي 7 فولت. يمكن لـ LDO بجهد فقد 0.3 فولت تنظيم خرج 3.3 فولت من دخل 3.6 فولت، وهذا هو السبب في أن LDO هو الجزء المفضل لسكك البطارية والسكك التي تعمل بالقرب من الدخل. يؤثر جهد الفقد أيضاً على الحرارة، لأن جهد الفقد هو أقل هدر والفرق الفعلي بين الدخل والإخراج هو الهدر الحقيقي، وتستهلك سكة بجهد فقد 2 فولت تعمل من دخل 12 فولت أكثر بكثير من الحد الأدنى. يقرأ الاختيار جهد الفقد مقابل مصدر الدخل، والبطارية، والمحول، والسكة السابقة، والانتقال العابر للحمل، ويختار العائلة cuyo جهد الفقد يتوافق مع الهامش والحرارة التي يمكن للسكة تحملها.

المنظم الخطي مقابل LDO مقابل المنظم التبديلي

الاختيار بين المنظم الخطي، وLDO، والمنظم التبديلي هو القرار الأساسي للسكك، وتتوافق العائلات الثلاث مع أولويات التطبيق. يفوز المنظم الخطي القياسي بالبساطة والتكلفة والضوضاء، وهو الاختيار للسكك ذات التيار الصغير والسكك التي يكون فيها الفقد بين الدخل والخروج صغيرًا، لأن الحرارة يمكن التحكم فيها والدائرة consist of part واحد ومكثفين اثنين. يفوز LDO بالمساحة المنخفضة للرأس والانخفاض المنخفض، وهو الاختيار للسكك التي تعمل بالقرب من دخلها، سكك البطارية والسكك المستمدة من سكك أعلى بهامش قليل، حيث يكون المنظم التبديلي مفرطًا ولا يمكن للمنظم الخطي القياسي أن يتناسب. يفوز المنظم التبديلي بالكفاءة، وهو الاختيار للسكك ذات فرق كبير بين الدخل والخروج أو تيار عالي، حيث سيبدد المنظم الخطي وLDO حرارة لا يمكن لحزمة أو لوحة إزالتها. الاختيار هو مثلث من الضوضاء والبساطة والكفاءة، ويضع التطبيق السكك عند الرأس الذي يمكنه تحمله.

يُفضل قراءة المقارنة كجدول للعائلات الثلاث عبر الأبعاد التي تهم. كفاءة المنظم الخطي وLDO هي الناتج مقسوم على المدخل، وتتهاوى عند الفقد الكبير، بينما كفاءة المنظم التبديلي تبقى عند 80 إلى 95 بالمئة عبر النطاق. ضوضاء خرج المنظم الخطي وLDO منخفضة، ميكروفولت من التموج، بينما يضيف المنظم التبديلي تموج التبديل والتداخل الكهرومغناطيسي. التكلفة والبساطة تفضلان المنظم الخطي وLDO، جزء واحد ومكثفين، مقابل المنظم التبديلي الذي يحتاج ملفًا، ديودًا، تغذية راجعة، وعناية بالتخطيط. الاستجابة تفضل المنظم الخطي، حيث تكون حلقة التحكم الخاصة به سريعة، مقابل حلقة المنظم التبديلي الأبطأ. يتبع الاختيار الأرقام: السكك ذات التيار الصغير والفقد المنخفض تأخذ المنظم الخطي أو LDO، والسكك ذات التيار العالي أو الفقد الكبير تأخذ المنظم التبديلي، وأقسام الدليل المتبقية تقرأ المواصفات التي تجعل الاختيار دقيقًا.

البعد	المنظم الخطي	منظم LDO	المنظم التبديلي
الكفاءة	الناتج/المدخل، ينخفض عند الفقد الكبير	الناتج/المدخل، الأفضل عند الفقد المنخفض	80–95٪، ثابت عبر النطاق
ضوضاء الإخراج	منخفض، لا يوجد تموج تبديل	منخفض، لا يوجد تموج تبديل	تموج تبديل والتداخل الكهرومغناطيسي
التكلفة والأجزاء	جزء واحد، مكثفين	جزء واحد، مكثفين	ملف، ديود، تغذية راجعة، تخطيط
الفقد اللازم	≈2 فولت للمنظّم الكلاسيكي 78xx	≈0.1–0.6 فولت	غير قابل للتطبيق، بنية رفع/خفض
أفضل استخدام	تيار صغير، فقد منخفض، حساس للضوضاء	مساحة رأس منخفضة، سكك بطارية	تيار عالي، فرق كبير بين الدخل والخروج

المواصفات الرئيسية عند اختيار منظم خطي

يقرأ اختيار منظم خطي مجموعة من المواصفات التي يحدد كل منها جزءًا من التصميم، ومعرفتها تمنع الفشل الذي يخفيه الجهد والتيار الرئيسيان. جهد الخرج هو الأول والأبسط، ثابت بالنسبة لمتغيرات 78xx وAMS1117 أو قابل للتعديل بالنسبة لـLM317 ومنظمات LDOs القابلة للتعديل، ويجب أن يتوافق مع هدف المسار ضمن التسامح الذي يسمح به الحمل. تيار الخرج هو التالي، ويجب أن يغطي أسوأ حالة للحمل بالإضافة إلى مساحة الرأس للظروف العابرة وشحن المكثف، لأن منظمًا يعمل عند حد تيار ينهار تحت الزيادة. جهد الانخفاض، المقروء كمواصفة، يحدد الحد الأدنى للدخول والحرارة، كما وصف القسم السابق. تيار السكون هو التيار الذي يسحبه المنظم لتشغيل نفسه، وهو مهم بالنسبة لمسارات البطارية حيث يهم كل مايكروأمبير وللمسارات الدائمة التشغيل. حالة الخط والحمل توضح مدى احتفاظ الخرج أمام تغيرات الدخول والحمل، ومعامل درجة الحرارة يحدد انحراف الخرج عبر النطاق. المواصفات هي إجابة ورقة البيانات لمتطلبات المسار، ويقرأ الاختيار كل منها مقابل التصميم.

يقرأ الاختيار أيضًا التقييمات التي تحدد بقاء الجزء، وهي تستحق اهتمامًا خاصًا. يحدد الجهد الأقصى المطلق للإدخال الزيادة والظروف العكسية التي يجب على المنظم تحملها، ويجب حماية الإدخال باستخدام المكثفات والديودات الوقاية التي تطلبها ورقة البيانات. يحدد تصنيف درجة حرارة الاتصال والمقاومة الحرارية الحرارة التي يمكن للحزمة نقلها، وتساوي درجة حرارة الاتصال درجة الحرارة المحيطة بالإضافة إلى الطاقة المبددة مضروبة في المقاومة الحرارية، وهو رقم يجب أن يبقى أقل من التصنيف. تحدد الحماية من القصر والحرارة السلوك تحت العطل، والارتداد والإيقاف التي توفرها المنظمات الكلاسيكية، وسلوك تيار الحد الذي يجب على التصميم تحمله. تحدد المقاومة الحرارية للحزمة، وقيم الاتصال إلى المحيط والاتصال إلى العلبة، الحاجة إلى مشتت الحرارة والنحاس على اللوحة التي يتطلبها التصميم. التقييمات هي طبقة الاختبار التي تخفيها الأرقام الرئيسة، والمهندس الذي يقرأها يختار الجزء الذي يبقى على قيد الحياة، وليس فقط الجزء الذي ينظم.

قراءة المواصفة الحرارية لمنظم خطي

قراءة المواصفة الحرارية هي الحساب الذي يحدد ما إذا كان منظم خطي ممكنًا عند التيار الذي تحتاجه التصميم. احسب الطاقة المبددة، والفرق بين الدخل والمخرج مضروبًا في تيار الخرج، وأضف طاقة السكون، واحسب درجة حرارة الاتصال، وهي درجة الحرارة المحيطة بالإضافة إلى الطاقة المبددة مضروبة في المقاومة الحرارية من الاتصال إلى المحيط. قارن درجة حرارة الاتصال مع تصنيف درجة حرارة الاتصال الأقصى للجزء، وعندما تتجاوز التصنيف، تكون الخيارات هي التيار الأقل، والحزمة الأكبر، ومشتت الحرارة، والنحاس على اللوحة، والحرارة المحيطة الأقل، أو منظم التبديل. المقاومة من الاتصال إلى المحيط هي قدرة الحزمة على تفريغ الحرارة في الهواء الساكن، والمقاومة من الاتصال إلى العلبة بالإضافة إلى المقاومة من العلبة إلى مشتت الحرارة تُنمذج مسار مشتت الحرارة للعبوات TO-220 والحزم القوية. الحساب هو بوابة الاختيار، وهو السبب الذي يجعل مسارات التيار العالي والانخفاض الكبير تغادر عائلة المنظم الخطي لعائلة التبديل، لأن لا حزمة يمكنها تفريغ الواط. قراءة الحرارة هي الانضباط الذي يحول اختيار المنظم من اختيار جهد وتيار إلى تصميم حراري.

Selecting by Voltage, Current, and Dropout

الاختيار حسب الجهد، والتيار، والانخفاض هو القلب العملي للطريقة، ويتم تنفيذه بترتيب واضح. اضبط جهد الإخراج أولاً، القيمة الثابتة للأجزاء الثابتة أو شبكة المقاومة للأجزاء القابلة للتعديل، وتأكد من التسامح مقابل الحمل. اضبط تيار الإخراج ثانياً، أسوأ-case الحمل بالإضافة إلى headroom، وتأكد من تصنيف الجزء وجدواه الحرارية عند هذا التيار والفرق بين الدخل والمخرج. اضبط الانخفاض ثالثاً، أدنى دخل يجب أن يتحمله السكة، خلية البطارية المنخفضة، تراجع المحول، وتسامح السكة السابقة، واختر العائلة التي يناسب انخفاضها، الخطي القياسي للمساحة الرأسية الكبيرة وLDO للمساحة الضيقة. تضيق الإعدادات الثلاثة المجال إلى العائلة والتصنيف، وتحدد المواصفات المتبقية، الضوضاء، والتيار السكوني، والحماية، الجزء المحدد. ترتيب الاختيار هو هيكل الطريقة، وبقية المواصفات تعتمد عليه.

الاختيار أيضًا يقرأ متطلبات التطبيق الخاصة، لأن الجهد والتيار لا يلتقطان كل سكة. سكة للواجهة الأمامية التناظرية تقرأ الضوضاء وPSRR، وسكة للوحدة اللاسلكية تقرأ التموج والاستجابة المؤقتة، وسكة للذاكرة أو المنطق تقرأ التسامح والتسلسل، وسكة للبطارية تقرأ التيار السكوني والانخفاض عند الخلية المنخفضة. متطلبات التطبيق هي عوامل كسر التعادل التي تختار بين الأجزاء التي تجتاز مرشحات الجهد والتيار، وهي السبب الذي يجعل تصميمين بنفس سكة 3.3-volt يمكنهما بشكل شرعي اختيار أجزاء مختلفة. لذلك فإن طريقة الاختيار هي على شكل قمع، والجهد والتيار والانخفاض يضيقان المجال، ومتطلبات التطبيق الخاصة تختار الفائز، والقمع هو الانضباط الذي يبقي الاختيار متماسكًا مع التصميم وليس مع العادة.

How to choose a fixed versus adjustable linear regulator

الاختيار بين الثابت والقابل للتعديل هو قرار صغير بقاعدة واضحة. اختر المنظم الثابت عندما تكون السكة جهدًا قياسيًا، مثل 5-volt، 3.3-volt، 2.5-volt، وما شابه ذلك، وتحتاج التصميم إلى أقل عدد من الأجزاء وأسرع تشغيل ممكن، لأن الجزء الثابت هو مكون واحد ومرجعه الداخلي ومقسمه يتم تقليمهما في المصنع. اختر المنظم القابل للتعديل، مثل LM317 والمنظمات LDO القابلة للتعديل، عندما تكون السكة جهدًا غير قياسي، أو عندما يحتاج التصميم إلى قيمة لا يقدمها كتالوج الأجزاء الثابتة، أو عندما يجب أن يخدم الجزء نفسه عدة سكك على اللوحة عن طريق تغيير مقاومة، لأن الجزء القابل للتعديل يحول جهازًا واحدًا إلى عائلة من المخرجات. يحمل الجزء القابل للتعديل تكلفة مقسم المقاومة الخارجي وتساهله، والذي يضيف إلى تساهل المخرج، ويحمل خطر انحراف المقاومة والضوضاء في التخطيط على دبوس الضبط. القاعدة هي تفضيل الجزء الثابت للسكك القياسية والجزء القابل للتعديل للسكك غير القياسية والمشتركة، والاختيار هو التفصيل الصغير في الاختيار الذي يحدده متطلب الجهد.

التصميم الحراري واختيار الحزمة

اختيار الحزمة هو التصميم الحراري المجسم، وهو نصف الاختيار الذي تعود إليه معظم حالات الفشل. مقاومة الحزمة الحرارية، وقيم الاتصال بين المفصل والجو وبين المفصل والغلاف، تحدد كمية الحرارة التي يمكن للجزء تفريغها، ويتبع اختيار الحزمة الطاقة المبددة: الحزمة الصغيرة SOT-23 و SOT-89 لأ rails التي تستهلك milliwatt، و SOT-223 و SO-8 و DPAK لنطاق ال واط، و TO-220 والحزم الأكبر للطاقة لل واط التي تحتاج إلى مشتت حرارة. اللوح هو المشتت الحراري الثاني، ومساحة النحاس والثقوب تحت اللوحة الحرارية تنقل الحرارة بعيدًا، لذا فإن تخطيط اللوحة الحرارية هو جزء من التصميم الحراري. درجة الحرارة المحيطة والغلاف يكملان الصورة، لأن درجة حرارة المفصل تساوي درجة الحرارة المحيطة بالإضافة إلى ال واط مضروبًا في المقاومة، والغلاف الذي يحبس الحرارة يرفع درجة الحرارة المحيطة التي يراها المفصل. الحزمة واللوح والغلاف هم النظام الحراري، والاختيار يحدد حجم النظام وفقًا للطاقة المبددة التي يطلبها rail.

يقرأ التصميم الحراري أيضًا دور الحمل وأسوأ حالة، لأن الحرارة تتبع التيار والتيار يتبع التطبيق. rail الذي يعمل بالتيار الكامل باستمرار يحتاج إلى تحليل حراري كامل، وrail الذي يعمل بالتيار الكامل لفترة قصيرة ثم يبقى في وضع الخمول يُخدم بالقدرة المتوسطة وثابت زمن الحرارة للوح. أسوأ حالة، وهي أقصى جهد دخل، وأقصى حمل، وأقصى حرارة محيطة، هي الحالة التي يجب أن يتحملها التصميم الحراري، والاختيار يستخدم أسوأ حالة بدلاً من الحالة النموذجية. التصميم الحراري هو البوابة التي تحترمها عائلة الخطية، والrail الذي تتجاوز واطاته قدرة الحزمة على تفريغها هو rail الذي ينتمي إلى عائلة التبديل، مهما أشار الضوضاء والبساطة. القراءة الحرارية هي القاضي الصادق للاختيار، وهي السبب التي جعل المقارنة السابقة في الدليل تترك rails عالية الطاقة لمنظم التبديل.

كيفية اختيار حزمة منظم للطاقة التي يحتاجها rail

اختيار الحزمة للطاقة التي يحتاجها rail هو حساب وخريطة. احسب الطاقة المبددة في أسوأ حالة، واقرأ مقاومة الحزمة الحرارية مقابل المحيط لتحديد درجة حرارة المفصل، ثم طابق الطاقة مع قدرة الحزمة على تفريغها. لأ rails التي تقل عن واط، تقوم SOT-23 و SOT-89 بتفريغ الملي واط باستخدام نحاس اللوح. لأ rails التي تتراوح بين واط و واطين، تحمل SOT-223 و SO-8 و DPAK ال واط باستخدام نحاس اللوح الوفير والثقوب الحرارية. لأ ال واط الأعلى، فإن TO-220 و DPAK مع مشتت حرارة أو مساحة النحاس الكبيرة هما الجواب، ومقاومة مشتت الحرارة من العلبة إلى المحيط تضاف إلى النموذج. القاعدة هي ترك مساحة احتياطية، لأن اللوح الفعلي والغلاف وتدفق الهواء يختلفان عن أرقام الهواء الحر في ورقة البيانات، والجزء الذي يناسب الحد في ورقة البيانات يسخن في المنتج. اختيار الحزمة هو القرار المادي للتصميم الحراري، والحساب والمساحة الاحتياطية هما ما يبقيان المفصل داخل تصنيفه طوال عمر المنتج.

عائلات منظمات الجهد الخطية: 78xx، LM317، LM1117، واستبدالاتها

عائلات منظمات الجهد الخطية هي المفردات العاملة للاختيار، ومعرفتها تجعل الاستبدال وشراء الجزء المحدد أمرًا واضحًا. عائلة 78xx، والـ 7805، والـ 7812، والباقي، هي منظم جهد ثابت إيجابي كلاسيكي مع انخفاض جهد كبير قدره 2 فولت، وتعبئة TO-220 و SO-8 ومجموعة من العلب، ومخرجات موحدة بحيث تكون العائلة متوافقة من حيث الأطراف عبر الموردين، مثل LM7805 و L7805 و KA7805، ومجال الأجزاء المحلية التي تشارك تخطيط الأطراف الثلاثة. الـ LM317 هو منظم جهد قابل للتعديل كلاسيكي، وضبط مخرجه يتم بواسطة مقاومتين، وهو أيضًا موحد عبر الموردين بنفس توزيع الأطراف في توابع TO-220 و SO-8. الـ LM1117 والـ AMS1117 هما عائلة LDO، وهما أجزاء منخفضة الجهد dropout بجهد 3.3 فولت و5 فولت التي تنظم من بضع مئات من الملي فولت من مساحة الرأس، وتشتركان في توزيع أطراف يتم إعادة إنتاجه عبر السوق عبر الموردين. العائلات هي الكتالوج الذي يستقى منه الاختيار، وتوافق الأطراف عبر الموردين هو السبب في أن الجزء المحدد يكون أيضًا جزءًا قابلًا للاستبدال.

كيفية استبدال منظم 78xx أو LDO بأمان

استبدال منظم 78xx أو LDO بأمان هو طريقة متوافقة الأطراف تُطبق على العائلة. أولاً، تأكد من العلبة وتوزيع الأطراف، فإن المتغيرات TO-220 و SO-8 و SOT-223 هي بصمات مختلفة، ويجب أن يتطابق تعيين الأطراف مع اللوحة. ثانيًا، تأكد من جهد المخرج والتيار، يجب أن يكون استبدال الـ 7805 جزءًا بجهد 5 فولت مصنف للحمل، ويجب أن يتطابق استبدال LDO مع المخرج وانخفاض الجهد الذي تحتاجه المسار. ثالثًا، تأكد من انخفاض الجهد والحرارة، لأن استبدال خطي قياسي لمسار LDO لا يمكنه التنظيم من مساحة الرأس الضيقة لـ LDO، وجزء بحزمة حرارية أسوأ يسخن عند التيار الذي يسحبه المسار. رابعًا، تأكد من نطاق الدخل والحماية، والحد الأقصى المطلق والحماية العكسية المتطابقتين مع ظروف اللوحة. واختبر الاستبدال على اللوحة، ودقة المخرج، وخطوة الحمل، والحرارة عبر درجة الحرارة، وسجل المقارنة. الاستبدال هو طريقة الاختيار المطبقة على العائلة، والانضباط هو ما يحافظ على استبدال متوافقة الأطراف هادئًا، وهو المعيار الذي يطبقه كتالوج هذا الموقع على كل جزء يشحنه.

الضوضاء، PSRR، والتطبيقات الدقيقة

الضوضاء المنخفضة للمنظم الخطي هي ميزة رئيسية مقارنة بالمنظم التبديلي، والتطبيقات الدقيقة والتطبيقات التناظرية هي المكان الذي يحدد فيه هذه الميزة الاختيار. يُحدد ضوضاء مخرج المنظم الخطي كثافة الطيف والضوضاء المتكاملة الإجمالية، وهي مهمة بالنسبة لمقدمات الواجهة التناظرية، ومسارات الصوت، وقضبان المستشعرات، وقضبان المرجع، حيث يتزاوج ضوضاء الإمداد مع الإشارة. نسبة رفض مصدر الطاقة، وهي PSRR، توضح مدى جودة المنظم في تقليل الضوضاء والتموج على دخله، وهي مهمة بالنسبة للقضبان المشتقة من مصدر ضوضائي، أو قضيب تبديل، أو محول شبكة. تختار التطبيقات الدقيقة الأجزاء ذات الضوضاء المنخفضة وPSRR المرتفع، وتقرأ الاختيار منحنيات الضوضاء وPSRR مقابل متطلب الإشارة بدلاً من مقابل الرقم الأحادي في ورقة البيانات. الضوضاء وPSRR هما المواصفات التي لا تلتقطها جهد والتيار الرئيسيان، وهما السبب في اختيار جزأين مختلفين لقضيين لهما نفس المخرج.

كيفية قراءة منحنى PSRR لمنظم خطي

قراءة منحنى PSRR هي قراءة كيفية رفض المنظم لضوضاء الدخل عبر التردد، وهي الرقم الذي يستخدمه التصميم الدقيق فعليًا. يُرسَم PSRR كرفض بالديسيبل مقابل التردد، وهو يكون عاليًا عند الترددات المنخفضة، بعشرات الديسيبل، ويقل مع ارتفاع التردد، حيث يشكل منحنى بواسطة حلقة تحكم المنظم وتعويضه الداخلي. يقرأ التصميم PSRR عند الترددات التي تعيش فيها ضوضاء الدخل، وتردد التبديل للقضيب السابق، والشبكة وتوافقياتها، والضوضاء واسعة النطاق، ويقارن الرفض عند تلك الترددات مع تحمل الإشارة. منظم ذو PSRR عالي للترددات المنخفضة ولكن منحنى عالي التردد متراجع يرفض تموج 100 هرتز جيدًا وتموج التبديل بتردد ميغاهرتز بشكل ضعيف، ويقرر التصميم تزويته مع التصفية التي تغطي الترددات التي يرفضها بشكل ضعيف. منحنى PSRR هو أداة الاختيار الدقيق، وهو السبب في اختيار قضيب الضوضاء المنخفضة بواسطة المنحنى بدلاً من الرقم الرئيسي.

عندما يكون منظم التبديل هو الاختيار الصحيح

لدى المنظمات الخطية وLDO حدودها، ومنظم التبديل هو الاختيار الصحيح حيث تعض الحدود. اختر منظم التبديل عندما يكون التيار عاليًا، وعندما يكون فرق الجهد بين الدخل والمخرج كبيرًا، أو عندما تكون الكفاءة والحرارة أكثر أهمية من الضوضاء، لأن عائلة المنظم الخطي تبدد الزيادة كحرارة لا يمكن للعبوة تصريفها، وتحول عائلة المنظم التبديلها إلى خرج بكفاءة تتراوح بين 80% و95%. اختر منظم التبديل عندما يجب أن يخفض السكة من شريط عالي، سكة 24 فولت أو 48 فولت، إلى سكة منطق منخفضة، حيث سيكون هدر المنظم الخطي كارثيًا. اختر منظم التبديل عندما يكون ميزان الحرارة للوحة قد استنفد بالفعل، وعندما تعتمد عمر البطارية على كفاءة التحويل بدلاً من التيار السكوني. يدفع منظم التبديل مقابل كفاءته بالضوضاء، والتموج، والتشويش الكهرومغناطيسي، والتكلفة، واهتمام التصميم، ويقبل التصميم الذي يحتاج الكفاءة التكلفة. الاختيار بين عائلة المنظم الخطي وعائلة المنظم التبديل هو الاختيار بين السكة النظيفة والبسيطة والسكة الكفؤة، والأرقام تحدد ما يمكن للتطبيق تحمله.

يحتوي اختيار التبديل أيضًا على احترام التصاميم الهجينة، لأن العائلتين تعملان معًا بدلاً من أن تكون حصرية. لوحة تستخدم منظم تبديل لتخفيض الشريط العالي إلى سكة وسطية ومنظم خطي أو LDO لتنقية تلك السكة للأحمال التناظرية والحساسة تحصل على كفاءة التبديل وضوضاء الخطي في نفس التصميم، والتسلسل هو أحد أكثر هندسات الطاقة شيوعًا في الإلكترونيات. يقرأ التسلسل تموج التبديل عند PSRR للمنظم الخطي، ويختار المنظم الخطي أو LDO الذي يغطي رفضه تردد التبديل. وبشكلٍ عام تختار طريقة الاختيار العائلة لكل سكة، والمبدل للخطوة عالية الطاقة والمنظم الخطي للسكة النظيفة، والتسلسل هو النظام الذي تبنيه العائلتان معًا. دليل اختيار المنظم الخطي هو نصف تصميم الطاقة، واختيار التبديل هو النصف الآخر، والنصفان يلتقيان في التسلسل.

مثال عملي: اختيار سكة للوحة تحكم صناعية

اختيار سكة للوحة تحكم صناعية هو المثال العملي الذي يوضح الاختيار الكامل على تصميم حقيقي، ولوحة تعمل من إمداد صناعي بجهد 24 فولت وتحتاج إلى سكة منطق بجهد 5 فولت وسكة نظيفة بجهد 3.3 فولت لقسم التماثل هو الحالة. السكة الأولى، سكة المنطق بجهد 5 فولت، تأتي من حافلة 24 فولت عبر منظم تبديل، لأن انخفاض 19 فولت عند تيار المنطق سيؤدي إلى تبديد واط لا يمكن لحزمة خطية أن تتحمله، والمنظم التبديلي يخفض 24 فولت إلى سكة وسيطة بجهد 5 فولت بكفاءة من فئة 80 بالمائة. السكة الثانية، السكة النظيفة بجهد 3.3 فولت، تأتي من السكة الوسيطة بجهد 5 فولت عبر LDO، لأن انخفاض 1.7 فولت عند تيار التماثل هو واط صغير تتحمله LDO، وانخفاض LDO المنخفض والضوضاء المنخفضة تزود القسم التماثلي بالإمداد النظيف الذي لا يمكن للسكة التبديلية توفيره. يقرأ الاختيار العائلة لكل سكة، والتبديل للانخفاض العالي والخطوة ذات التيار العالي وLDO للخطوة ذات الانخفاض المنخفض النظيف، والتسلسل المتسلسل هو البنية التي وصفها قسم التبديل. يوضح المثال العملي الاختيار كقرار لكل سكة، وهو القرار الذي formalizesه سير العمل.

يقرأ المثال العملي أيضًا الفحوصات التي تضيفها اللوحة الصناعية، لأن البيئة الصناعية تغير أوزان الاختيار. transientات حافلة 24 فولت والظروف العكسية تقرأ حماية المدخل، ومكثف المدخل وTVS التي يوصي بها ورقة البيانات، ونطاق درجة الحرارة، والبيئة الصناعية المحيطة، تقرأ الحساب الحراري في أسوأ حالة بدلاً من على bench. دقة القسم التماثلي تقرأ الضوضاء وPSRR للLDO، وقسم الرقمي يقرأ السكة التحمل والحمل. اللوحة الصناعية هي نموذج لأوزان الاختيار الفعلية، وهي النموذج الذي يحوله سير العمل وقائمة التحقق في القسم التالي إلى إجراء، وهو الإكمال العملي لدليل اختيار المنظم الخطي.

سير عمل لاختيار منظم جهد خطي

تناسب طريقة الاختيار الكاملة سير عمل يقوم به المهندس بنفس الترتيب. أولاً، حدد متطلبات السكة، الجهد الناتج، أسوأ حالة للتيار، نطاق الدخل وهبوطه، التسامح، الضوضاء، وميزانية الحرارة. ثانياً، اختر العائلة، والمنظم الخطي للتيار الصغير والانخفاض المنخفض والسكك الحساسة للضوضاء، وLDO للسكك ذات مساحة الرأس الضيقة، والمبدل للتيار الكبير والانخفاض الكبير، وسجل الاختيار. ثالثاً، اقرأ المواصفات، والانخفاض، والتيار الساكن، والتنظيم، والضوضاء، وPSRR، والحماية، مقابل متطلبات السكة. رابعاً، احسب الحرارة، والطاقة المبددة في أسوأ حالة، ودرجة حرارة التقاء، والحزمة التي تشتتها، واختر الحزمة ومشتت الحرارة. خامساً، اختر الجزء من العائلة، والثابت أو القابل للتعديل، والحزمة، والبائع، وتأكد من توافق الدبوس وخيارات الاستبدال للإمداد. سادساً، تحقق على اللوحة، ودقة الجهد الناتج، وخطوة الحمل، والمؤقت، والضوضاء، والحرارة عبر درجة الحرارة، وسجل القياسات. هذه التسلسل هو طريقة اختيار منظم الجهد الخطي، وهي نفس الطريقة سواء كانت السكة سكة منطق 3.3 فولت أو سكة تناظرية 5 فولت.

سير العمل هو السبب في اختيار سكة الجهد بناءً على الأدلة وليس على العادة. مع تعيين المتطلبات، تُعرّف السكة. مع اختيار العائلة، يصبح المقايض صريحًا. مع قراءة المواصفات، يناسب الجزء التصميم. ومع حساب الحرارة والتحقق من الجزء، تبقى السكة على قيد الحياة طوال عمر المنتج. القيمة الكاملة للطريقة هي أن المنظم الخطي، وهو أبسط جزء طاقة على اللوحة، يُختار بنفس العناية التي يُختار بها الجزء الأكثر تعقيدًا، لأن حرارة الجزء البسيط وانخفاضه وضوضائه تحمل موثوقية السكة، وانضباط الاختيار هو ما يبقي اللوحة تعمل. المهندس الذي يشغل هذا سير عمل يختار منظم جهد خطي باختيار العائلة، وقراءة المواصفات، وحساب الحرارة، وهو جوهر اختيار منظم جهد خطي يتم بشكل جيد.