Come trasmettere alta corrente (2,6 A) con bassa tensione (1,2 V) per una lunga distanza?

Voglio fornire un DSP con 1,2 V. Questo DSP necessita di 2,6 A di corrente a pieno carico. L'alimentazione minima in base alle specifiche elettriche di questo DSP è 1,16 V, il che significa che la caduta di tensione massima causata da piani di potenza, tracce e connettori non deve superare i 40 mV.

Nel mio caso, ho trovato molto difficile raggiungere questo obiettivo poiché la distanza tra la fonte di alimentazione e il DSP è di circa 8000 Mil (~ 20 cm) e questa alimentazione passa da due connettori che aggiungono 100 mOhm, quindi la caduta è 260 mV (100m x 2.6A) senza contare l'impedenza degli aerei. Ho disegnato un semplice schema per il mio caso mostrato nell'immagine seguente:

Le mie domande sono:

• La distanza totale è di soli 20 cm? o dovrei aggiungere il ritorno in modo che la distanza effettiva sia di 40 cm? ( Molto peggio :( )

• Come posso risolvere questo problema? sapendo che la distanza tra sorgente e DSP non può essere inferiore a 20 cm. Devo aggiungere un altro regolatore accanto al DSP? o è meglio generare una tensione leggermente più grande per compensare questa caduta? (ci sono altri componenti che necessitano di alimentazione a 1,2 V e sono a distanze diverse dal DSP).

• Come posso calcolare l'impedenza del piano, mostrata nell'immagine sopra come R (piano)?

# Modifica 1:

Per quanto riguarda il punto 1, ok, la distanza totale ora è purtroppo di 40 cm.

Ho pensato a una soluzione per ridurre la resistenza dei connettori, che sono il principale fattore di alta resistenza. Secondo la scheda tecnica dei connettori, la resistenza del pin è di 25 mOhm, ho pin aggiuntivi gratuiti, quindi userò 8 pin per trasmettere 1,2 V in modo che ora sia diviso per 8, ma la domanda ora è, io don sai se questa resistenza è solo per il pin o è il totale dopo l'accoppiamento? e dopo l'accoppiamento dovrebbero essere trattati come resistori in serie o in parallelo?

In generale, cercare di spingere la potenza regolata finale a qualsiasi distanza non è una buona idea. Nel tuo caso chiaramente non funzionerà. Sì, il percorso di ritorno aumenta la resistenza totale poiché è in serie con il carico. È strano che tu abbia connettori nell'alimentazione positiva ma non nel terreno. Se si tratta di un'installazione fissa, perché non saldare i fili da un'estremità all'altra?

Un modo migliore per far fronte alla necessità di energia distribuita regolata, specialmente a bassa tensione e correnti elevate, è quello di distribuire una tensione più o meno regolata e realizzare la tensione finale strettamente regolata localmente. Questo fa due cose utili:

1. Il calo nella distribuzione della tensione più alta non avrà importanza poiché sarà regolato comunque alla tensione finale. Devi assicurarti che la tensione all'altra sia almeno il minimo richiesto per il corretto funzionamento di quel regolatore, ma che l'headroom di solito è facile da integrare.

2. Nel caso in cui i regolatori locali siano commutatori, la tensione più alta avrà meno corrente, il che significa che avrà anche una minore caduta di tensione lungo la distanza, con meno sprechi di energia e calore che devono essere gestiti.

Da dove viene la tua alimentazione da 1,2 V? Probabilmente hai qualche voltaggio più alto con un convertitore buck da qualche parte. Invia quella tensione più alta sulla distanza e metti un regolatore buck direttamente sul DSP. Si noti che ciò allenta i requisiti dell'alimentazione da 1,2 V sulla scheda principale. Due regolatori buck più piccoli saranno comunque più costosi di uno più grande, ma consentire a entrambi di essere più piccoli aiuterà in qualche modo. Distribuisce anche il calore da eventuali perdite, il che di solito lo rende più facile da gestire.

Aggiunto in risposta al tuo commento:

Se davvero non riesci davvero a mettere un regolatore locale in base al carico, la prossima cosa migliore è avere una linea di rilevamento che ritorna. Questa linea riporta che la tensione effettiva all'estremità opposta ritorna al regolatore sulla scheda principale. Questa tensione viene utilizzata come feedback in modo che la tensione all'estremità sia quella regolata. La tensione sul regolatore sarà automaticamente più alta in base alle necessità per superare la caduta di tensione sulla strada per il carico. La linea di rilevamento non subisce queste cadute di tensione poiché ha pochissima corrente che la attraversa. È solo un segnale di feedback di tensione.

Se anche la connessione di terra può avere una significativa caduta di tensione, allora diventa più complicato. A volte usi due linee di rilevamento e le tratti in modo differenziale all'alimentazione. A volte si assume che le cadute di tensione avanti e indietro siano quasi uguali e si aggiunga un po 'di guadagno nel circuito di rilevamento. A volte è sufficiente impostare l'uscita dell'alimentazione un po 'più in alto per compensare la caduta di tensione totale nominale e non tentare di regolare attivamente attorno ad essa.

La resistenza di connessione è per pin e presa accoppiati. Se usi N di questi, la resistenza diminuisce di un fattore DI N.

Vuoi davvero il regolatore vicino al DSP. Se hai due connettori e sono la resistenza principale (come dici tu), varieranno in resistenza con circostanze, età, temperatura e altro e daranno un risultato incerto.

Chiaramente se i connettori aggiungono 100 milliohm e si dispone di 2,6 A, si ottiene una caduta di 260 milliVolt. Se 40 mV è la tensione massima tollerabile, è possibile aggiungere backplane di ritorno infinito e superare le specifiche di 260/40 ~ = 6.5: 1. Avresti bisogno di almeno 6.5 coppie di pin parallele per ridurre quella tensione del connettore solo a un livello consentito e quindi avere il resto del circuito e il percorso di ritorno da affrontare. Se il valore di 50 milliohm è in realtà un valore medio tipico, si ha una situazione quasi intrattabile. Se esiste un numero uguale di connettore a 50 miliohm nel percorso di ritorno, il problema diventa semplicemente impossibile.

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Se non è possibile portare il regolatore al DSP, una soluzione praticabile consiste nell'utilizzare il rilevamento remoto o "Kelvin". vale a dire eseguire una linea di rilevamento della tensione dal regolatore al carico che non trasporta corrente e regolare la tensione di alimentazione in base alle esigenze. Mentre questo è semplice da fare, ovviamente vuoi che il circuito di rilevamento non vada MAI a circuito aperto (poiché la tensione aumenterà per tentare di compensare) e devi affrontare il rumore ecc. Nel circuito di rilevamento. Non difficile, ma ...