ספר הידע של DC/DC ‏

עצות מעשיות למשתמש

ספר הידע של DC/DC מבית RECOM הוא מבוא מפורט לטופולוגיות, חוגי משוב (אנלוגיים ודיגיטליים), בדיקות ומדידות, הגנה, סינון, בטיחות, אמינות, דוחפי זרם קבוע ויישומי DC/DC של ממירי DC/DC שונים. הרמה של הספר היא טכנית בהכרח, אך היא קריאה למהנדסים, מתכננים וסטודנטים.

שנים בהתהוות

כאשר השקנו את ממיר ה- DC/DC הראשון שלנו לפני יותר מ-25 שנה, היה קיים מעט חומר טכני שפורסם וכמעט שלא היו תקנים בינלאומיים שניתן היה לעקוב אחריהם. היה צורך דחוף להעביר מידע יישום מעשי ללקוחות שלנו, מה שהביא אותנו להוסיף כמה הערות יישום פשוטות כנספח לקטלוג המוצרים הראשון שלנו שיצא לאור. התוכן של הנחיות אלה גדל לאורך השנים ככל שצברנו יותר ויותר מומחיות. על אף שהן עדיין בעלות אופי בסיסי, הן התקבלו היטב על ידי בסיס הלקוחות שלנו והפכו כיום לחבילת הערות יישום בת 70 עמודים הזמינה להורדה מאתר האינטרנט שלנו.

התקדמות הטכנולוגיה של מוליכים-למחצה והמעבר לכיוון אלקטרוניקה דיגיטלית משולבת ביותר צמצמו את בסיס הידע של טכניקות אנלוגיות במעבדות תכנון, באוניברסיטאות ובמכללות טכניות רבות לאורך השנים. לעתים קרובות אנו רואים חוסר ידע מעשי בתכנון מעגלים אנלוגיים, בייחוד בכל הקשור לטכניקות המיושמות, לבדיקות ומדידות ולהבנה של סינון ושיכוך רעשים. לכן, כמומחים בתחום זה, ראינו צורך במדריך טכני מקיף הרבה יותר שיוכל לשמש כנקודת ייחוס למתכנני חומרה ולסטודנטים כאחד.

אודות המחבר

לסטיב רוברטס, המנהל הטכני של RECOM, יש ניסיון של שנים רבות במענה על שאלות של לקוחות, סיוע בתכנונים, הרצאות בימי עיון, כתיבת מאמרים ואפילו עריכת קטעי וידאו ב-YouTube.

• פרק 1

  מבוא

• פרק 2

  חוגי משוב

• פרק 3

  הבנת פרמטרי גיליונות נתונים

• פרק 4

  הגנה על ממירי DC/DC

• פרק 5

  סינון הכניסה והיציאה

• פרק 6

  בטיחות

• פרק 7

  אמינות

• פרק 8

  תכונות רכיבי LED

• פרק 9

  יישומים

ספר הידע של DC/DC: פרק 1

מבוא לייצוב הספקת-כוח

איור 1.1: דיאגרמת בלוקים ותצורת פינים (Pinout) של מייצב ליניארי בעל 3 פינים

ממירי AC/DC ו- DC/DC מודרניים מתוכננים כדי לספק המרת הספק יעילה והספקת כוח DC מבוקרת, בטוחה ומיוצבת היטב עבור מגוון של מכשירים, התקנים ומערכות אלקטרוניקה. עד לא מזמן, שנאי, מיישר ומייצב ליניארי היו הטכנולוגיה הראשית בהמרת הספק, אולם בדיוק כמו שה- LED מחליף אט אט את נורת החשמל, ממיר ה- DC/DC דוחק בהדרגה את המייצב הליניארי ובקר מיתוג צד-ראשוני מחליף את שנאי רשת החשמל הפשוט של ‎50 Hz.

הורד כדי להמשיך לקרוא או קנה את הספר מחברת DigiKey עוד היום.

התוכן במבט אחד
1.1 מייצבים ליניאריים 1.2 מייצב ממותג

ספר הידע של DC/DC : פרק 2

חוגי משוב

איור 2.9: צורת-גל של אי-יציבות תת-הרמונית

כמה מקריטריוני התכנון החשובים ביותר בתכנון המרת הספק DC/DC הם החישובים והמתודולוגיות הכרוכים בקיזוז חוג המשוב. אם פרמטרי חוג המשוב אינם מחושבים כראוי, הממיר עלול להציג אי-יציבות או כשל בייצוב. התפקיד של חוג משוב בממיר DC/DC הוא לשמור על היציאה בערך קבוע התלוי בערך ייחוס בלבד – כלומר, הוא אינו תלוי בעומס, במתח הכניסה או בשינויים סביבתיים.

הורד כדי להמשיך לקרוא או קנה את הספר מחברת DigiKey עוד היום.

התוכן במבט אחד
2.1 מבוא 2.2 תכן חוג פתוח 2.3 תכן חוג סגור 2.4 קיזוז חוג המשוב 2.5 קיזוז השיפוע 2.6 ניתוח יציבות החוג במערכות משוב אנלוגיות ודיגיטליות

ספר הידע של DC/DC: פרק 3

הבנת פרמטרי גיליונות נתונים

איור 3.1 הקמת מערך המדידה

כל יצרן מכובד מספק עם המוצר שלו גליון נתונים טכני שמפרט לכל הפחות את פרמטרי ההפעלה הבסיסיים, את המידות הכוללות ואת חיבורי הפינים, אך כדי להשוות ממיר DC/DC אחד למשנהו רק על סמך המידע שבגליון הנתונים, נדרשת לעתים קרובות פרשנות ולא רק השוואה פשוטה של מספרים.

הורד כדי להמשיך לקרוא או קנה את הספר מחברת DigiKey עוד היום.

התוכן במבט אחד
3.1 שיטות מדידה – תכונות DC 3.2 שיטות מדידה – תכונות AC 3.3 הבנת פרמטרים תרמיים

ספר הידע של DC/DC: פרק 4

הגנה על ממירי DC/DC

איור 4.2: הגנת קוטביות הפוכה בעזרת דיודה טורית

כפי שהוזכר בהקדמה, אחד מתפקידיו של ממיר DC/DC הוא להגן על היישום. ברמה הפשוטה ביותר, הגנה זו כוללת התאמת העומס לספק-הכוח הראשי וייצוב מתח היציאה מפני מתחי-יתר ותת-מתחים בכניסה, אך ממיר DC/DC הוא גם רכיב משמעותי המבטיח את הגנת המערכת בעת תקלה. לדוגמה, הגבלת עומס-יתר ביציאה והגנה מפני קצר חשמלי לא רק עוצרות את הממיר.

הורד כדי להמשיך לקרוא או קנה את הספר מחברת DigiKey עוד היום.

התוכן במבט אחד
4.1 מבוא 4.2 הגנת קוטביות הפוכה 4.3 נתיך כניסה 4.4 הגנת מתח-יתר ביציאה 4.5 הגנת מתח-יתר בכניסה 4.6 נפילות והפסקות מתח 4.7 הגבלת זרם ההתנעה 4.8 הגבלת העומס 4.9 נעילת תת-מתח

ספר הידע של DC/DC: פרק 5

סינון הכניסה והיציאה

איור 5.1: שרטוט של הפרעות הנוצרות על ידי ממירי DC/DC

לכל ממירי ה- DC/DC יש מתח אדווה ביציאה עקב הטעינה והפריקה של קבל היציאה עם כל פולס של אנרגיה מהמתנד הפנימי. לאדוות יציאה זו יש תדר זהה לתדר התנודות הראשי או כפול ממנו, בתלות  לטופולוגיה, והוא בדרך כלל בתחום של 100-200‎ kHz. על גבי מתח אדווה זה רוכבים שיאי מתח מיתוג בתדירות גבוהה הרבה יותר, בדרך כלל בתחום ה- MHz.

הורד כדי להמשיך לקרוא או קנה את הספר מחברת DigiKey עוד היום.

התוכן במבט אחד
5.1 מבוא 5.2 זרם אדווה חוזר 5.3 סינון היציאה 5.4 סינון מלא

ספר הידע של DC/DC: פרק 6

בטיחות

איור 6.4: המרווח בין המוליכים (Clearance)/מרווח זחילת הזרם (Creepage) 

המטרות העיקריות של התקנים והתקנות השונים בנושא בטיחות הן מניעת פגיעה, אובדן חיים או נזק לרכוש על ידי הגדרת רמות הגנה מפני הסכנות הפוטנציאליות הבאות: מכת חשמל, אנרגיה מסוכנת, אש ועשן, פגיעה פיזית, קרינה וסכנות כימיות. המונחים "סכנה" ו"סיכון" משמשים לעתים קרובות לחילופין.

הורד כדי להמשיך לקרוא או קנה את הספר מחברת DigiKey עוד היום.

התוכן במבט אחד
6.1 מכת חשמל 6.2 אנרגיה מסוכנת 6.3 בטיחות אינהרנטית 6.4 בטיחות אינטרינזית 6.5 סכנות לפגיעה 6.6 תכנון עבור בטיחות 6.7 בטיחות רפואית

ספר הידע של DC/DC: פרק 7

אמינות

משוואה 7.1: חישוב קצב התקלות

כמעט מאז החל עידן האלקטרוניקה, היה חיוני למשתמש לדעת כמה זמן התקנים כאלה יעבדו כראוי. מאחר שאיש אינו מסוגל לדעת את העתיד, פותחו שיטות סטטיסטיות כדי לחזות את האמינות של רכיבים, מכללים או התקנים.

הורד כדי להמשיך לקרוא או קנה את הספר מחברת DigiKey עוד היום.

התוכן במבט אחד
7.1 חיזוי אמין 7.2 גורם המאמץ הסביבתי 7.3 שימוש בנתוני זמן ממוצע בין תקלות (MTBF) 7.4 הדגמת MTBF 7.5 MTBF וטמפרטורה 7.6 תכנון עבור אמינות 7.7 שיקולי אמינות בפרישת לוחות מעגלים מודפסים 7.8 אמינות קבלים 7.9 אמינות מוליכים-למחצה 7.10 פריקה אלקטרוסטטית (ESD) 7.11 משרנים

ספר הידע של DC/DC: פרק 8

תכונות נורות LED

איור 8.4 מחרוזת נורות LED ‏

הכלל הראשון במלחמה הוא "הכר את אויבך". זהו אותו העיקרון עם תאורת מצב מוצק (SSL) – אם אינך מבין כיצד מתנהגת נורת LED, אל תתפלא כאשר היישום שלך לא מצליח. נורות LED הן התקנים לא-ליניאריים. אם מיושם מתח נמוך על נורת LED היא אינה מוליכה.

הורד כדי להמשיך לקרוא או קנה את הספר מחברת DigiKey עוד היום.

התוכן במבט אחד
8.1 דחיפת נורות LED בעזרת זרמים קבועים 8.2 כמה מקורות לזרם DC קבוע 8.3 חיבור נורות LED במחרוזת 8.4 חיבור נורות LED במקביל 8.5 איזון זרם נורות LED במחרוזות מקביליות 8.6 מחרוזות במקביל או מערך סריג – מי מהם טוב יותר? 8.7 עמעום נורות LED 8.8 הורדת הערך הנומינלי (Derating) התרמי 8.9 הורדת הערך הנומינלי (Derating) של הטמפרטורה 8.10 קיזוז הבהירות 8.11 כמה רעיונות למעגלים המשתמשים בדוחף RCD

ספר הידע של DC/DC: פרק 9

רעיונות ליישומי DC/DC

איור 9.5: ממירים בקסקדה המשמשים במנטר תקינות הסוללה 

יישומים רבים דורשים המרת DC/DC. כה רבים, שההערכה היא כי השוק העולמי יעלה על 35 מיליארד דולרים עד שנת 2020. אולם עבור מתכנני מעגלים רבים, ממיר DC/DC הוא "קופסה שחורה"; רכיב הממלא פונקציה בדיוק כמו רכיבים אחרים כגון משרנים או טרנזיסטורים.

הורד כדי להמשיך לקרוא או קנה את הספר מחברת DigiKey עוד היום.

התוכן במבט אחד
9.1 מבוא 9.2 היפוך קוטביות 9.3 מכפל הספק 9.4 שילוב מייצבים ממותגים עם ממירי DC/DC 9.5 חיבור ממירים 9.6 הגדלת הבידוד 9.7 ניקוי פס ‎5 V 9.8 השימוש בפין CTRL 9.9 שימוש בפין Vadj.‎