STMicroelectronics junto con la compañía de audio USoundha desarrollado el primer microamplificador MEMs basado en silicio.Las muestras se están entregando a los primeros clientes y los oradores se exhibirán en CES 2018 en Las Vegas.En el mundo del audio, las capacidades electromecánicas de los MEMS solo se han utilizado para construir pequeños micrófonos.Los oradores, por otro lado, todavía confían en los principios de diseño dinámico tradicionales.Todo
eso podría cambiar para los dispositivos móviles si los fabricantes
comienzan a construir en los altavoces MEMS a sus equipos.Según
el fabricante, estos diminutos altavoces son los más delgados del mundo
y tienen menos de la mitad del peso de un altavoz convencional.Las
aplicaciones concebibles incluyen dispositivos portátiles como
auriculares, auriculares sobre la oreja, auriculares con realidad
aumentada o sistemas de realidad virtual, lo que hace que su diseño sea
más compacto y cómodo.Gracias
a su alta eficiencia, también reduce el consumo de energía, lo que
permite ahorrar peso al permitir el uso de baterías más pequeñas.Una mayor eficiencia produce menos calor generado.Como
diseño basado en MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems), estos
altavoces emplean tecnología ya ampliamente utilizada en teléfonos
inteligentes, tabletas y relojes inteligentes, etc. Estos incluyen
sensores para detectar movimiento, presión de aire y ondas de sonido.Los altavoces MEMS miniaturizan aún más el subsistema de audio, reduciendo el consumo de energía.Las características innovadoras como la producción de sonido 3D también son una aplicación concebible.Además
de su uso en teléfonos inteligentes, accesorios de audio y dispositivos
portátiles, los nuevos altavoces de silicio basados en piezo también
se pueden utilizar en una amplia gama de dispositivos electrónicos
portátiles, incluidos los asistentes digitales domésticos, reproductores
multimedia y dispositivos IoT.En
la suite ST del CES 2018, USound exhibe prototipos de gafas AR / VR con
múltiples parlantes MEMS instalados en el lado derecho e izquierdo.
SmartScope: la caja que liberó a Measuring Man del enchufe de la pared
18 de julio de 2018 | 11:28
Debes haber oído hablar del SmartScope, la pequeña caja que liberó a Measuring Man del tomacorriente.
Desde que estuvo disponible, cualquiera puede llevar su alcance a la
carretera: un solo cable convierte una tableta, una computadora portátil
o un teléfono inteligente en un osciloscopio. A pesar de su color, no es una caja negra. Al dar acceso completo al marco de software del SmartScope, se abre una nueva dimensión de posibilidades.
Multiplataforma al extremo
El SmartScope es probablemente el único y seguramente el primer
endoscopio USB en el mundo que se ejecuta en las principales
plataformas: Windows, OS X, Linux, Android e iOS (con puente WiFi). ¡Puede conectar el SmartScope a prácticamente cualquier dispositivo!
Gran pequeño alcance; ¡gran pequeño precio!
Como dice John, un afortunado colaborador lo pone en Kickstarter: " ¡Innovador!
Estoy retirado y tenía un historial en desarrollo con alcances
analógicos de alta gama. Quería algo pequeño que funcionara en múltiples
plataformas. Ahora mismo se ejecuta en un monitor por separado. mi PC
de escritorio y las herramientas de desarrollo de software en otro
monitor. También funciona bien en mi tableta Galaxy. Las pantallas son
idénticas, una utiliza los dedos y la otra el mouse. Las mediciones son
fáciles y precisas. Solo necesita darse un tiempo para conocerse. con su
concepto de knobless ".
Otra persona confirma: "Un pequeño alcance: un pequeño precio. Me
encanta la portabilidad. Las especificaciones y la portabilidad lo
convierten en una gran herramienta para el uso automotriz. Me acompaña
en el camino junto con todas mis otras piezas de fly-away-kit y
herramientas. Me encanta el hecho de que puedo usar esto con mi iPhone,
mi iPad, mi Mac o mi PC ".
3-en-1: Osciloscopio, generador de señal, analizador lógico
Todo lo que necesita para impulsar el desarrollo de sus propios dispositivos electrónicos está incluido en este paquete:
SmartScope con buffer de muestras 4-M dedicado para cada canal
2 sondas analógicas
el cable digital de la sonda
un cable mini-B USB para conectar a su PC o computadora portátil
Bakeey UM25C USB2.0 Color LCD Display Tipo C Voltaje Corriente Cable Resistencia Medida Tester Mida el voltaje, la corriente, la potencia y la temperatura fácilmente con este multímetro portátil de Bakeey.
Probador USB enchufable para medir el voltaje y
la corriente USB extraídos por los dispositivos USB. Ahora estoy en posesión de un dispositivo de medición similar pero mucho más capaz. ¿Qué características adicionales ofrece este pedacito de equipo de prueba? Tal vez solo sienta curiosidad y quiera saber cuánta potencia consume un dispositivo conectado a un puerto USB.
Alternativamente, quizás desarrolles un dispositivo alimentado por USB y
desees encontrar, más precisamente, cuánta energía se necesita, de
cualquier manera usualmente usarás una placa de arranque USB junto con
un multímetro entre el puerto USB y el dispositivo para medir el voltaje
y la corriente.
Sin embargo, existe una alternativa mucho más conveniente que elimina
la necesidad de cables de conexión, paneles de arranque o equipos
adicionales ...
Medición de la potencia del USB
Una memoria USB en una lata.
La industria no ha pasado por alto el hecho de que ahora hay miles de
millones de puertos USB en todo el mundo, y muchos de los dispositivos
USB conectados a los puertos pueden, de vez en cuando, portarse mal y
causar problemas.
Los ingenieros son curiosos por naturaleza y les gusta saber qué está
pasando para que cuando surja una situación similar, sepan dónde buscar
una solución.
A menudo, primero es necesario aislar el dispositivo USB insertando una
placa adaptadora en la conexión USB para realizar mediciones de
corriente y voltaje. Aún mejor es usar un comprobador USB que tenga todas las capacidades de medición incorporadas.
Un simple probador USB
Es posible comprar por solo unas pocas libras o dólares, un comprobador
USB plug-in realmente básico que utiliza una lectura LED de tres
caracteres (7 segmentos) para indicar los valores de voltaje y
corriente.
Para muchas aplicaciones, esto puede ser todo lo que necesita para
tener una idea aproximada de lo que está sucediendo en el puerto USB.
Ofrecen una resolución de medición de 10 mV (que puede ser aceptable)
pero solo una resolución de corriente de 10 mA (que a menudo no es lo
suficientemente precisa), lo que hace que estas versiones de bajo costo
sean más adecuadas para pruebas de uso general.
Para realizar mediciones en los artículos enumerados, necesité 'algo
mejor' en forma de un dispositivo llamado 'USB Safety Tester' que viene
por poco menos de 20 € y proporciona una mejor resolución de medición,
más funciones y un pequeño blanco y negro Pantalla OLED
Una consideración importante a tener en cuenta cuando se miden
dispositivos USB como los cargadores Qi es que pueden suministrar un
nivel de voltaje de hasta 20 V para lograr una carga más rápida con el
estándar de carga rápida. Ese nivel de voltaje sería suficiente para freír un simple comprobador USB barato.
Un tester USB con pantalla a color
Debajo de la tapa
Es lógico que cualquier probador USB Super-Duper tenga que cumplir con
todos los criterios enumerados anteriormente, por lo que debe ser capaz
de hacer frente a los niveles de tensión de carga rápida y realizar
mediciones con precisión con alta resolución. Cualquier otra característica adicional que tenga también será aceptada con mucho gusto. Asi que aqui esta; el nuevo probador. No en el blister de plástico habitual, sino en una caja de metal de estilo Altoids con una ventana en la tapa.
Ciertamente se ve bien y lo que es mejor es la pantalla diagonal
incorporada de 1.44 "(3.7 cm), su pantalla LCD a color significa que es
brillante y muy fácil de leer bajo diferentes condiciones de
iluminación, además del número de tipo (UM25C), puede ver que gracias a
su pantalla de cinco caracteres, es capaz de mostrar mediciones de
voltaje con resolución de 1 mV y mediciones de corriente con una
resolución de 0.1 mA. ¿Qué más podrías desear? Ni que decir tiene que el probador también tiene muchas más funciones disponibles. Puede mostrar el proceso de carga de la batería (en mAh y mWh) y controlar la resistencia de carga y la potencia real. En cuanto a los enchufes USB, hay, por supuesto, algo más que el estándar USB-A. Cuando saca la tapa de la caja, se revela un código QR que lo lleva a un sitio web con amplias instrucciones y software.
Caracteristicas
Además de su pantalla incorporada, el probador también tiene una especificación técnica decente: • Voltaje: 4.0 a 24.0 V (± 0.5% + 2 dígitos). Resolución 1 mV (5 dígitos) • Actual: de 0.0 a 5.0 A, (± 1% + 4 dígitos). Resolución 0.1 mA (5 dígitos) • Resistencia de carga: 0.8 a 9999.9 Ω. Resolución 0.1 Ω (5 dígitos) • Potencia: 0.0 a 99.999 W. Resolución 1 mW (5 dígitos) • Temperatura: -10 ° C a + 100 ° C (± 3 ° C) • Temporizador: 0:00:00 a 99:59:59 (hh: mm: ss) • Capacidad: 0 a 99999 mAh • Energía: de 0 a 99999 mWh
También cabe destacar su compatibilidad con los siguientes estándares de carga:
• QC 2.0 • QC 3.0 • Apple con corriente de carga de 0.5 / 1 / 2.1 / 2.4 A • Samsung (prácticamente todos los dispositivos móviles) • Android DCP El comprobador USB en uso con una tarjeta de memoria El tester USB debajo.
El probador también está equipado con varios puertos USB: USB-A
(entrada + salida), USB-C (entrada + salida) y Micro-USB (entrada).
También hay cuatro botones para seleccionar varios modos de
funcionamiento y un pequeño interruptor deslizante para habilitar la
conectividad Bluetooth. El modelo con un sufijo "C" tiene esta capacidad Bluetooth, pero la versión UM25 más económica no.
Bluetooth le permite vincularlo con un teléfono inteligente (la
aplicación Android está disponible) o una PC para que pueda ver los
datos de la pantalla con más detalle en un dispositivo móvil o pantalla
de PC. Para la última opción, hay un extenso software disponible basado en LabView. Esto proporciona una gama realmente útil de características para realizar mediciones de energía USB.
Construcción
Vista desde la derecha con tomas Micro-USB. Toda esta tecnología, por supuesto, no encajará en un caso superdelgado. Con una medida de 7,1 x 3,1 x 1,2 cm (L x A x H) y un peso de 24 g, es un poco más voluminosa que una memoria USB estándar. La pantalla incorporada relativamente grande ocupa gran parte de la superficie superior.
Usted puede ver a partir de las fotos que se construye con un conjunto
de estilo sándwich con dos placas externas y una placa central sujeta
con tornillos en las esquinas.
Los lados están abiertos, por lo que no hay protección contra derrames
accidentales de café o la entrada de desechos conductores.
Vista desde la izquierda con conector USB-C y LED azul.
A lo largo de un borde más corto se encuentra un conector USB-A normal, y el otro extremo es un conector USB-A. En uno de los lados más largos, la entrada y la salida tienen forma de enchufes USB-C y dos botones para el funcionamiento.
Enfrente hay también dos botones blancos, la versión UM25C también
tiene un interruptor deslizante negro para el funcionamiento de
Bluetooth y un zócalo micro-USB como entrada. Una salida micro USB no sería útil porque prácticamente no hay cables con un conector micro USB en ambos extremos.
Si desea usar el probador mientras carga un teléfono inteligente
Android (usualmente equipado con un enchufe micro-USB), conecte el cable
que viene del cargador al micro enchufe del probador y use un segundo
cable de la toma USB-A para conectarlo. carga el teléfono inteligente. NB Cualquier persona interesada en hacer mediciones USB seguramente tendrá un cajón lleno de cables USB de repuesto.
Caracteristicas
La aplicación de Android.
El hecho de que pueda medir el voltaje y la corriente fluida más la
resistencia de carga, la potencia de salida y mucho más (consulte la
lista de características) con este comprobador es más o menos evidente.
De particular interés aquí es la medición de la resistencia interna de
la fuente de alimentación USB, que puede verse afectada por una fuente
de alimentación defectuosa o un cable USB donde los cables son demasiado
delgados.
La capacidad de medición de capacidad del probador es muy buena para
determinar la capacidad real de una batería en un dispositivo móvil.
Esto se puede determinar cargando completamente el dispositivo después
de que se haya apagado por sí mismo debido al bajo nivel de la batería.
Los datos de medición son fáciles de leer, por lo que no confía en
algunos valores estimados proporcionados por una aplicación o algún otro
software que puede no estar utilizando datos totalmente confiables.
Usando Bluetooth
La pantalla en el USB tester es bastante grande y fácil de leer, y
gracias a su pantalla LCD nítida, es agradable, brillante y nítida, pero
cuando se trata de pantallas, más grande suele ser mejor.
Hay aplicaciones disponibles que le permiten ver los valores medidos en
la pantalla grande de un teléfono inteligente Android o en la pantalla
aún más grande de una PC (desde Windows 7).
Se puede acceder a las aplicaciones escaneando el código QR
proporcionado con un teléfono inteligente o tocando en la URL impresa a
su lado.
Ambas aplicaciones reciben sus datos del probador a través de
Bluetooth: esta es una característica muy buena para la PC porque la
medición es sin contacto y, por lo tanto, sin tensión.
Con 283 MB, la aplicación para PC es sorprendentemente grande, pero es
comprensible cuando se da cuenta de que la aplicación se escribió
utilizando LabVIEW de National Instruments.
De hecho, este es un buen enfoque, pero involucra bastantes bibliotecas
y gastos generales, lo que hace que el tamaño del código de la
aplicación sea grande pero, al mismo tiempo, bastante rápido.
La aplicación para PC (Windows).
Registro de datos
A veces, simplemente hacer mediciones únicas de la energía USB suministrada no te dará una idea completa. A menudo es importante ver cómo los valores cambian con el tiempo. Probablemente pueda pensar en cosas mejores que hacer con su tiempo que sentarse con un papel y un lápiz trazando valores. En este caso, una función de registro de datos es exactamente lo que ordenó el médico. De hecho, esta característica también está integrada en el comprobador USB y forma parte de la aplicación para Android o PC.
La base de tiempo se puede establecer y puede ver los datos en forma de
un gráfico de forma de onda o una lista exportada de valores.
Los diagramas también se pueden ver en la pequeña pantalla incorporada
como un gráfico XY que es suficiente para darle una buena apreciación de
lo que está sucediendo en la interfaz. Un botón en el probador incluso le permite voltear la pantalla para facilitar la lectura.
Conclusión
Comencemos con solo sacar dos molestias menores del camino con este comprobador USB;
Realmente no puedo culpar a su funcionalidad o características, pero en
ninguna parte de la documentación podría encontrar información sobre la
versión de Bluetooth que se utiliza o la resolución de la pantalla.
El idioma del menú del comprobador USB no solo se puede cambiar de
inglés a chino (por favor, no elijas el último si no entiendes los
caracteres chinos, de lo contrario ¡no hay vuelta atrás!) También puedes
elegir ruso, tailandés, indio o japonés, así como Francés, polaco e
incluso alemán. El fabricante promete incluso más idiomas en el futuro.
Cuando agrego todas las características de este dispositivo, ofreciendo
mediciones de alta resolución, una buena pantalla, la gran cantidad de
puertos junto con Bluetooth junto con las aplicaciones para Android y
PC, ¡me sorprende lo barato que es el paquete completo!
UUn equipo internacional de físicos, bajo el liderazgo de la Universidad Técnica de Munich , ha logrado cambiar moléculas especiales entre dos estados estructurales diferentes mediante la aplicación de una tensión.
Tales 'interruptores nano' podrían formar la base de un nuevo tipo de
componente, no basado en silicio, sino en base a moléculas orgánicas.
El desarrollo de nuevas tecnologías electrónicas es necesario para la
continuación de la reducción en el tamaño de los componentes
funcionales. En Munich tuvieron éxito en el uso de una sola molécula como un interruptor para señales ópticas.
Diferente estructura - diferentes características
El equipo desarrolló por primera vez una técnica que hizo posible
establecer contacto eléctrico con una sola molécula y, posteriormente,
controlar esa molécula con un potencial eléctrico. Con un voltaje de aproximadamente 1 V, la estructura de la molécula cambia: se vuelve plana, conductora y dispersa la luz.
Este cambio en el comportamiento óptico de la molécula en función de su
estructura es muy emocionante para los investigadores: no solo se puede
observar la dispersión de la luz (dispersión Raman), sino que también se puede activar y desactivar deliberadamente.
Desafío técnico
Para el cambio, los investigadores utilizaron moléculas que fueron
especialmente sintetizadas por equipos de Basilea y Karlsruhe. Estas moléculas están unidas a una superficie de metal; el contacto eléctrico es proporcionado por el punto de un fragmento de vidrio con un revestimiento de metal muy delgado. Este fragmento de vidrio sirve como contacto eléctrico y como guía de onda óptica.
Los investigadores pudieron detectar los minúsculos cambios en las
señales espectroscópicas como una función del voltaje aplicado.
Es un verdadero desafío hacer contacto eléctrico con una sola molécula; los investigadores lograron combinar esta técnica con la espectroscopía de una sola molécula.
Competencia
Uno de los objetivos de la electrónica molecular es desarrollar nuevos
componentes y reemplazar componentes de silicio convencionales con
moléculas integradas y directamente controlables.
Debido a las dimensiones muy pequeñas, este nano sistema es
eminentemente adecuado para aplicaciones en optoelectrónica donde la luz
se conmuta utilizando señales eléctricas.
La marcha de la tecnología es implacable;
Apenas nos acostumbramos a las pantallas LCD cuando llegaron las
versiones mejoradas que ofrecen retroiluminación por LED, la tecnología
OLED se ha ocupado más recientemente de las aplicaciones de pantallas de
gran formato, como los televisores.Incluso el último iPhone X, que se entregará a fin de mes, usa una pantalla OLED.Como
siempre, la última tecnología tiene una prima de precio y los OLED aún
tienen que infiltrarse en todas las aplicaciones de visualización, pero
ya escuchamos noticias de que la próxima generación de pantallas que
utilizan la tecnología MicroLED está por llegar ...
La calidad de las pantallas utilizadas para los dispositivos inteligentes de hoy es muy impresionante.Las
pantallas Retina de los teléfonos inteligentes con sus pequeñas
dimensiones diagonales ya alcanzan una resolución mejor que las de alta
definición, los televisores con pantallas UHD ahora son un problema casi
estándar y los primeros modelos con resolución 8K ya se están
fabricando.No solo la resolución, sino también las propiedades de los píxeles individuales son muy precisas.Las pantallas con OLED ofrecen un enorme contraste, una gran estabilidad del ángulo de visión y un bajo consumo de energía.Incluso podría sentirse tentado a pensar que la tecnología difícilmente podría mejorarse.
Bien,
por supuesto, estarías equivocado: gracias a los enormes avances en las
técnicas de fabricación de semiconductores, ahora es posible reducir
las dimensiones de los LED convencionales no orgánicos hasta tal punto
que se puedan utilizar para construir las pantallas de color de mayor
resolución.Una
pantalla construida con esta tecnología ofrece aún más ventajas: además
del contraste extremo y la alta estabilidad del ángulo de visión de los
OLED, también pueden lograr mayores velocidades de conmutación y una
eficiencia mejorada, lo que proporciona un consumo de energía
significativamente menor.Las propiedades de visualización también se degradan menos rápidamente con el tiempo.Por el momento estas pantallas MicroLED todavía están en progreso.Las nuevas técnicas de procesamiento se están perfeccionando para producir pantallas más pequeñas.Según
YOLE, tendremos que esperar al menos hasta 2019 antes de ver la
presentación del último AppleWatch (versión 4) usando una pantalla de
alta tecnología.
Tome un segmento de 7 digitos, y haga que el color de cada segmento sea libremente programable. ¿No es una idea brillante? ¿Por qué diablos nadie lo pensó antes? Segmento de
Siete dígitos fueron patentados en los Estados Unidos ya en
1903. El uso generalizado llegó con el LED en los años 70. Solo ahora, gracias a los LED RGB, podemos programar libremente el color de cada segmento individualmente y dejar que cambie instantáneamente de acuerdo con los parámetros de nuestra elección.
Una colorida pantalla RGB de 7 segmentos para sus datos
No se equivoquen, este no es un gadget. Dependiendo de la aplicación prevista, los colores de los segmentos pueden convertirse en portadores de información esencial. Algunos ejemplos: la temperatura mostrada ha excedido un determinado punto de referencia; dependiendo de la hora mostrada, pronto se excederá una demora; si se muestra un peso, deje que el color indique si queda margen o no. Etc.
Un
equipo de ECE (Ingeniería Eléctrica y Computación) en la Universidad de
Michigan ha construido lo que según ellos es la computadora más pequeña
del mundo: el sistema tiene solo 0.3 mm cuadrados, tan pequeño que es
eclipsado por un solo grano de arroz.
Como
es de esperar, la competencia por este título es feroz e IBM sugirió
que su propia "computadora más pequeña" de 1 mm cuadrado (presentada en
marzo de 2018) es un verdadero sistema informático porque, a diferencia
del sistema de la Universidad de Michigan, conserva memoria y
información de datos después del apagado. David Blaauw, quien dirigió el equipo en ECE, también confiesa estar inseguro sobre la clasificación de su sistema.Además
de la RAM y la energía fotovoltaica, la pequeña computadora tiene un
procesador y un enlace de comunicación inalámbrica para la transmisión
de datos.El
sistema de la computadora es demasiado pequeño para usar una antena de
RF convencional, por lo que la comunicación se realiza a través de
señales de luz moduladas.Por lo tanto, una estación base proporciona luz que alimenta el chip y proporciona la ruta de comunicación.
Uno
de los principales desafíos en la construcción de la computadora fue
diseñarlo para que funcione de manera confiable utilizando la menor
cantidad de energía posible, teniendo en cuenta la necesidad de una
carcasa transparente y la influencia de la luz ambiental.La
luz de la estación base y el LED transmisor propio del dispositivo
pueden dar lugar a tensiones inducidas en las capas límite de silicio
que introducen ruido eléctrico.Los diodos que funcionan como pequeñas células solares se usaron en lugar de los condensadores conmutados.
La
computadora está diseñada para actuar como un sensor de temperatura de
precisión, convirtiendo las lecturas de temperatura en pulsos de luz
correspondientemente anchos que son recogidos por la estación base.La
escala del sistema le permite medir la temperatura dentro de
estructuras minúsculas como clústeres celulares con una precisión de
aproximadamente 0.1 ° C.Algunos
estudios han sugerido que los tumores corren más calientes que el
tejido circundante debido a su mayor tasa metabólica, pero esto todavía
no ser confirmado.
Como
la mayoría de las experiencias, la que acumulamos después de años de
trabajar con productos electrónicos termina por limitar nuestra
curiosidad. Cuanto más sabemos, más se erosiona nuestra disposición a asumir lo desconocido. Es una lástima, porque las innovaciones técnicas, en lugar de asustarnos, deberían beneficiarnos a todos. Para hacer esto, primero deberíamos deshacernos de cualquier reticencia mental.
Desde otro ángulo, con la edad y una disminución inevitable de las
capacidades físicas, como las habilidades visuales y motrices más finas,
los obstáculos parecen más grandes de lo que son. Entonces, ¿ves la miniaturización de los dispositivos de montaje superficial (SMD) como una frustración?
No es solo tu visión lo que está sucediendo, sino también tu curiosidad
El video presentado aquí demuestra que la soldadura manual de
componentes de montaje en superficie, las temidas SMD, es solo una
técnica, al alcance de las capacidades de cualquier persona.
Siempre y cuando tenga las herramientas adecuadas: un soldador fino
pero lo suficientemente potente como para mantener la curva de
calentamiento lo más lineal posible, un microscopio (aquí un Andonstar
ADSM201), buena iluminación y finalmente soldadura y pasta de soldadura o
fundente.
Microscopio ADSM201 Andonstar: el amigo de SMD
Los dispositivos soldados durante este video corresponden a los
transistores actuales de tamaño pequeño en el caso SOT o a los casos de
tamaño ligeramente superior, como los MOSFET o los reguladores. Estos son los tipos de componentes que necesitaría reemplazar durante la búsqueda de fallas.
Para convencerte aún más, este video de demostración también incluye la
soldadura de varios otros componentes: redes de resistencias, micro
pulsadores, etc.
Como bien lo han señalado varios comentaristas, ¡este video es algo terapéutico! Si, habiéndolo visto, al menos no quieres probarlo, por desgracia eres una causa perdida, al parecer.
Pero todo no es tan fácil.
Los trabajadores experimentados de SMD utilizan menos soldadura, menos
pasta de soldadura (fundente), un hierro más potente (pero no
necesariamente más caliente), y evitan el regreso de las juntas secas.
El
Instituto de Investigación de Tecnología Industrial de Taiwán (ITRI,
Hsinchu) informa que su pasta "ChemSEI-Linker" aumenta la vida útil de
las baterías de iones de litio hasta en un 70%.
ITRI también dice que ChemSEI-Linker, es una tecnología ecológica
porque permite un reciclaje más fácil de las células de iones de litio
al final de sus vidas extendidas.
ITRI diseñó la nueva pasta, después de analizar por qué los electrodos
siempre parecen ser el eslabón débil que hace que las baterías de iones
de litio fallen en el campo.
Los investigadores dicen que observaron la degradación del rendimiento,
no las fallas que resultan en incendios o explosiones, ya que se han
remontado a las dendritas.
Se afirma que ChemSEI-Linker, inhibe la acumulación natural de una capa
de interfaz de electrolito sólido (SEI) al depositar su propia capa SEI
de espesor nanométrico.
El SEI depositado repele la acumulación adicional durante la recarga,
tanto como el depósito de una sola monocapa de oxidación en aluminio
evita que se acumule más y por lo tanto hace que el aluminio no se
oxide.
ChemSEI-Linker, es una estructura combinada multifuncional integrada que in situ
combina material de polímeros orgánicos hiperramificados con ligadores
de tipo silano, aditivos electroconductores y materiales estructurales
inorgánicos de iones metálicos conductores.
La película protectora se forma en la superficie de los materiales del
electrodo activo a medida que se mezcla la pasta del electrodo.
En las pruebas de laboratorio, los investigadores de ITRI descubrieron
que la película proporciona protección contra el estrés y protección
funcional para las interfaces entre los diversos componentes (por
ejemplo, los materiales de electrodos activos, los aditivos
electroconductores y los aglutinantes) de la pasta de electrodo normal.
Usando el PiJuice de PiSupply puedes usar tu Raspberry Pi sin un adaptador de corriente. O por un tiempo de todos modos. Ha sido diseñado como un UPS (fuente de alimentación ininterrumpible) y puede durar varias horas. La batería suministrada, que tiene una capacidad nominal de 1820 mAh, según los fabricantes, retendrá hasta ahora la Raspberry Pi 3B +
, el miembro más hambriento de energía de la familia Raspberry Pi,
durante aproximadamente 4 a 6 horas, dependiendo de la carga en el
procesador, por supuesto.
Y si eso no es suficiente, los encabezados adicionales en la placa
hacen que sea muy fácil agregar capacidad de la batería con baterías más
grandes.
Aquí hay una hoja de cálculo con algunos resultados de medición para
diferentes baterías, para darle una idea de las posibilidades (haga clic
para agrandar).
Tenemos que señalar aquí, que en nuestras pruebas de duración los
resultados estuvieron entre 1.75 y 3.25 horas, dependiendo de la carga
(1.25 horas YouTube 1080p + 0.5 horas inactivas, respectivamente sin
teclado y mouse, WiFi y Bluetooth apagados, inactivos, HDMI conectado ),
medido con la batería BP7X suministrada. Durante la prueba, el porcentaje indicado de la carga restante subió y bajó bastante y no pareció tan preciso. Este problema es conocido por los desarrolladores y en GitHub puede leer que no somos los únicos que lo notamos.
El problema es, según PiSupply, en la medición: durante la carga, la
precisión es menor debido a la mayor corriente de carga que es el
resultado de la resistencia interna del circuito de protección en la
batería BP7X.
Sombrero puesto
El PiJuice está configurado como un HAT para el Raspberry Pi y los
enchufes sin ningún problema en el encabezado RPi de 40 pines. No hay necesidad de molestarse con cables - ¡Genial!
La funcionalidad básica de PiJuice funciona desde el primer momento sin
software o lo que sea, pero solo después de instalar el software tiene
acceso a todas las características que los diseñadores le han otorgado.
Entre los muchos accesorios HAT disponibles para la Raspberry Pi, la fuente de alimentación ininterrumpida llamada correctamente PiJuice es notable.
Al levantar las limitaciones fundamentales, el PiJuice, es una forma
fácil de usar para aumentar el rendimiento de sus aplicaciones Pi. Permite el uso de su Raspberry Pi, lejos de cualquier adaptador de alimentación, lo que lo hace más portátil que nunca.
Probado y recomendado por Elektor Labs
Para un uso sencillo, el software no es esencial, aunque brinda acceso a funciones potentes. La capacidad estándar de PiJuice es de 1820 mAh y está anunciada para hacer que una Raspberry Pi 3B + la energía dura entre 4 y 6 horas. Nuestras propias pruebas mostraron que estas figuras pintan una imagen rosa.
Dependiendo de la carga, reconducimos entre 1,75 y 3,25 horas, lo que
sigue siendo un buen resultado considerando la facilidad de agregar
capacidad simplemente usando baterías más grandes (la corriente máxima
es de 1,1 A con la batería BP7Z suministrada). Obtendrás 2.5 A de una batería con capacidad nominal de 3500 mAh o más.
En el PiJuice, dos líneas adicionales de E / S son completamente configurables a través del software fácil de instalar. La configuración manual del PiJuice se realiza con tres botones y algunos interruptores DIP.
Tutorial de diseño de fuente de alimentaciónEsta
serie de tutoriales explica los pasos detallados de diseño para los
reguladores de conmutación DC-DC de topología buck y topología,
complementados por sesiones dedicadas de diseño de PCB y control de
bordes de señal para EMI que se aplican a todos los reguladores de
conmutación. Esta
serie de tutoriales está dividida en 15 partes y proporciona detalles,
sugerencias y sugerencias que son útiles incluso para los diseñadores de
fuentes de alimentación más veteranos. Los principiantes que nunca han diseñado una fuente de alimentación pueden usar esta serie como punto de partida. Pero
los ingenieros que ya tienen experiencia en el diseño de la fuente de
alimentación y desean obtener más conocimiento son los que más se
beneficiarán.
Parte 1: Topologías y Fundamentos Parte 2: El regulador Buck Parte 3: Diseño de PCB para conmutadores Parte 4: El regulador de Boost Parte 5: Cambio de Edge Control para EMC Parte 6: El regulador SEPIC Parte 7: El regulador C * k Parte 8: Conmutación de los bucles de control del regulador Parte 9: filtros de entrada para los conmutadores de entrada de CC Parte 10: El regulador de retorno de CA-CC Parte 11: Diseño del transformador Flyback Parte 12: Soluciones de energía aisladas Parte 13: filtros de entrada para los conmutadores de entrada de CA Parte 14: El regulador de medio puente Resonant LLC Parte 15: corrección del factor de potencia
Dentro de esta serie, publicaremos un nuevo tutorial cada semana. El primero está disponible ahora. Aquí está la agenda:
Reguladores lineales y reguladores de baja caída (LDO) Disipación de potencia y gestión térmica de semiconductores de potencia Introducción del regulador de conmutación y el elemento de tres terminales Las tres topologías de convertidor básicas: buck, boost e inversing buck-boost Inductores y corrientes inductoras
Bienvenido
a la Parte 1-1 de la serie de diseño de fuente de alimentación inducida
por energía, topologías y fundamentos, presentada por Power Electronics
News. Si ya ha diseñado reguladores de 100 dólares,
probablemente pueda omitir esta sesión, pero apuesto a que hay al menos
algo en las siguientes 25 diapositivas o que incluso los profesionales
de las temporadas encontrarán útil o perspicaz. En
esta sesión, vamos a ver las fuentes de alimentación lineales, la
gestión térmica y luego la base de las fuentes de alimentación de
conmutación de CC a CC.
En el principio, hubo discreción
Esta imagen es para todos mis seguidores amantes de la ciencia ficción y la administración de energía.Al principio había fuentes de alimentación basadas
en tubos de vacío, así que vamos a llamar a esto, la cita sobre el
comienzo de la demanda de las fuentes de alimentación modernas. Ahora, este circuito es muy simple. Hay
una referencia, generalmente un diodo Zener, una resistencia limitadora
de corriente para evitar que el diodo zener se sobrecaliente, y un
elemento de paso.
con Dibujé el elemento de paso como un transistor NPN, pero n-MOSFET también funciona. La resistencia final representa la carga.
Este
tipo de circuito, se usa todo el tiempo para obtener suministros, que
corren desde alto voltaje pero usan silicio de bajo voltaje para
arrancar. Lo que no se muestra, es la conexión a la línea que entra al emisor de Q1, que es una salida de un devanado auxiliar. Tan
pronto como esa tensión auxiliar excede la combinación de VZ más VBE,
es decir, sobrepasa la tensión Zener, más un transistor VBE, entonces Q1
se apaga, y apenas se disipa la potencia.Además,
la razón por la que los transistores bipolares son preferibles a los
MOSFET, aunque los MOSFET, tienen mucha más selección, es que es más
difícil saber cuánto voltaje inverso se necesita de la fuente a la
puerta para asegurarse de que el MOSFET, está realmente apagado. Otra nota. Si
su suministro de CA a CC o HVDC no se inicia durante la prueba inicial,
casi siempre es debido al circuito de configuración o al devanado
auxiliar.
La siguiente evolución después de los reguladores lineales discretos, fue el regulador NPN integrado. Integrado proviene de circuito integrado, o IC. En la actualidad, casi todos los reguladores lineales se denominan LDO, que significa regulador de baja caída. En general, los reguladores NPN reales, no son muy bajos en abandonos, y ya veremos por qué en la próxima diapositiva. Pero incluso el regulador NPN, ya que hay varias configuraciones con PNP o con MOSFET.Y este es un buen momento para definir qué es el voltaje de deserción en realidad. Esa
es la cantidad mínima de espacio libre, es decir la diferencia de
voltaje necesaria entre el voltaje de entrada y el voltaje de salida,
para mantener regulada la tensión de salida. Como
se puede imaginar, esa es una gran preocupación, ya que el voltaje
mínimo se acerca más y más a la tensión de salida máxima de un regulador
lineal dado, especialmente, también cuando los reguladores tienen
voltajes de caída, que a menudo son más difíciles de calcular.Ahora
bien, una cosa buena acerca de la integración, además de tener menos
partes para seleccionar y colocar, y, por supuesto, su excelente
estabilidad, es que para un regulador IC, todo ese silicio está a la
misma temperatura, y eso es muy bueno para el estabilidad del circuitoHay dos términos aquí en esta página de los que quiero hablar más. Uno es PSRR. Esa es la relación de rechazo de la fuente de alimentación. También se conoce como susceptibilidad de audio. Esta
es la capacidad de la fuente de alimentación para rechazar el ruido del
modo diferencial que está presente entre la entrada positiva, que se
etiqueta aquí como VN, y la entrada negativa, que está implícita pero no
se muestra explícitamente. Esos son los símbolos de tierra.Luego, está la relación de rechazo de modo común. Eso es CMRR, y tiene un nombre más apropiado. Esto
se refiere a la capacidad de la fuente de alimentación para rechazar el
ruido de modo común, es decir, el ruido que está presente entre la
entrada positiva y la Tierra o la entrada negativa y la Tierra.
Aquí en esta al iamgen, podemos ver los detalles internos de un
regulador NPN clásico, también conocido como regulador Darlington. Como puede ver, hay dos transistores NPN y un transistor PNP que están en serie con la ruta de control. Y cuando miré por primera vez este circuito, pensé: "Hmm, solo hay una caída de VCE desde la entrada V a la salida V. Entonces,
¿por qué este circuito no funcionará, digamos, a 500 milivoltios de
voltaje de caída? "Pero en realidad es el circuito de control el que
necesita esos dos voltajes VBE y un VCE. Ahora, sumado, arriba, eso es 0.7 voltios más 0.7 voltios más 0.3 voltios, y eso te acerca bastante a dos voltios.Entonces,
sin control, no hay salida V estable, y es por eso que un regulador NPN
Darlington estándar, como este, no funcionaría de manera confiable
cuando se trata de bajar, digamos, de 5,0 voltios a 3,3 voltios. Es
probable que se encuentre con abandonos, especialmente cuando sabe que
hay una tolerancia en esos 5 voltios, por lo general de, digamos, más o
menos 5 o más o menos 10 por ciento.Entonces,
la deserción es claramente algo malo, ya que la tensión de salida ya no
está regulada, pero otro problema es que cuando un circuito está en
deserción, todo el ruido en la entrada pasa a la salida casi sin
atenuación.
Entonces,
para la disipación de energía, digamos que en el mundo de las fuentes
de alimentación, básicamente hay tres cosas que matan a los
dispositivos, sobre voltaje, voltaje negativo donde no se espera y sobre
temperatura. Y
de esas tres cosas, todas realmente se reducen a la temperatura
excesiva, porque el exceso de voltaje generalmente hace que fluya una
gran cantidad de corriente, y el voltaje negativo generalmente hace que
la corriente fluya donde no debería fluir, y demasiada corriente que
fluye en una lugar dado causa demasiado calor. Entonces la disipación de energía es crítica.Y lo que estamos viendo aquí en este circuito es que la disipación de potencia en los reguladores lineales es muy sencilla. Simplemente resta la tensión de salida de la tensión de entrada y multiplicas ese producto por la corriente de salida. Ahora,
cuando desee calcular el peor de los casos, y cuando diseñemos fuentes
de alimentación, es casi siempre el peor caso en el que diseñamos,
restar el voltaje de salida más bajo del voltaje de entrada más alto y
multiplicarlo por la corriente de salida máxima.
El
siguiente gran paso en las fuentes de alimentación lineales fue el
verdadero regulador de baja caída, que utiliza diferentes formas de
conectar los transistores bipolares, o, para la caída más baja, los
MOSFET para el elemento de paso. Entonces, en lugar de ese
mínimo de 1.7 voltios y típicamente más de 2.0 voltios de caída que el
NPN Darlington necesitaría, este circuito tiene un voltaje máximo de
deserción de poco más de 300 milivoltios, como se puede ver en el
gráfico aquí. Y eso es a su máxima corriente de salida.
Entonces, una nota importante aquí. Este gráfico está a 25 grados C. Puedes verlo escrito allí. Y el voltaje de deserción cambia a medida que cambia la temperatura. Un
LDO que entregue un amplificador de corriente definitivamente se
calentará, por lo que es muy importante observar el peor caso de
abandono en todo el rango de temperatura.
Entonces, los detalles internos del regulador de baja caída p-MOSFET aclaran un poco las cosas. Este es el mismo dispositivo que vimos en la página anterior. Con
solo dos elementos basados en MOSFET, también podemos ver por qué
solo se necesitan 300 milivoltios o más de espacio libre mínimo entre V
out y V in. Así que volvamos a esa caja de 5 voltios y 3,3 voltios de
salida. Si
suponemos que el 5.0 voltios tiene una tolerancia de más o menos 10 por
ciento, y definitivamente es el peor caso para fuentes de alimentación
modernas, entonces el espacio de cabeza de voltaje entre cinco voltios
menos 10 por ciento, o 4.5 voltios, y la salida de 3.3 voltios sería 1.2 voltios Eso es más que suficiente para mantener este circuito regulado.En estos días, es común que los LDO caigan de 2,5 voltios a 1,8 voltios, incluso de 1,8 voltios a 1,2 voltios. Y hay algunos casos altamente controlados en los que incluso podría regular de 1.5 voltios a 1.2 voltios. Entonces,
la tendencia en general es reducir ese abandono a un mínimo, y el
propósito es reducir la disipación de potencia y el calor no deseado. El calor es definitivamente el enemigo en los suministros de energía, y en todos los electrónicos, realmente.
Así que tenemos los conceptos básicos de los suministros de energía lineales en nuestro cinturón. Ahora, hablemos más sobre el calor. En
el lenguaje de marketing, esto es gestión térmica, pero prefiero decir
que no cocinemos nuestras fuentes de alimentación. Por lo tanto, en
general, cuanto más grande sea el paquete, menor será la resistencia
térmica. Y la resistencia térmica es muy similar a la resistencia eléctrica. Cuanto más alto es, más difícil es mantener la unión, ese es el silicio en el centro del paquete, fresco.Ahora
que hace mucho tiempo, los únicos paquetes disponibles se limitaban a
los cables para conducir el calor lejos de la unión, ya sea que
estuviesen a través de un agujero o un montaje en la superficie. El
silicio generalmente se encontraba sobre una base de cobre llamada
pestaña, y los alambres unidos de oro o aluminio hacían esas conexiones
eléctricas a los pasadores. En
muchos paquetes, esos cables finos de enlace también son los únicos
conductores reales de calor, ya que el plástico del cuerpo es tan pobre
en la conducción de calor como en la conducción de corriente eléctrica.Los
vendedores de silicio y paquetes a menudo conocen y proporcionan
ciertas porciones de la resistencia térmica total desde la unión al
ambiente. Esa es theta JA. Una
parte que pueden informar y hacer de manera confiable es la resistencia
térmica a la resistencia térmica desde la unión al punto de soldadura. Esa es la theta JS. Pero
en la mayoría de los casos, la forma en que se usa el paquete tiene un
impacto tan grande en el total theta JA, que es la unión al ambiente,
que lo mejor que los proveedores pueden hacer es proporcionarnos algunos
casos típicos.La
experiencia y la experiencia me refiero a chips quemados y dedos
quemados, a menudo es la mejor herramienta para la administración de
energía. Aún así, es importante señalar la ecuación básica. La
temperatura de unión final es la función de la temperatura ambiente más
la disipación de potencia total multiplicada por la resistencia térmica
total desde la unión a la temperatura ambiente. Al menos para los reguladores lineales, conocemos la disipación de potencia con buena precisión.
El diseño
de PCB es un parámetro crítico que los fabricantes de circuitos
integrados no pueden controlar, por lo que ofrecen varios escenarios. Aquí estamos viendo el SC-74, un pequeño paquete para un LDO. La
denominada "configuración mínima de cobre2 es básicamente el área de
cobre recomendada de la huella del paquete más algunos rastros delgados. El espesor del cobre también cuenta, aunque no está escrito, son 15 micrómetros.
Por el contrario, observe el caso en que el área de cobre conectada a los pines es mayor o igual a 300 milímetros cuadrados. Para aprovechar al máximo esta área de cobre, necesita conectarse a los pines que transportan la corriente más alta. Eso sería los pines Rext y OUT en este caso, y eso reduce el thetaJA en un tercio. Por
cierto, el hecho de que haya tres clavijas de SALIDA es una buena
indicación de que transportan mucha corriente y serían buenas para
conectar áreas de cobre.
Un avance monumental en el manejo térmico fue la introducción de los denominados paquetes de almohadillas expuestas. Ahora,
muchos de estos paquetes son compatibles con los paquetes estándar de
la industria, como el SO-8 o, en el caso que se muestra aquí, el
TSSOP-16. Entonces,
en estos casos, el silicio todavía se encuentra encima de una
almohadilla de cobre, pero esa almohadilla es más grande o está más
abajo dentro del paquete y una parte está expuesta en la parte inferior.
La
desventaja, no más rastros de funcionamiento debajo del IC en la capa
superior, pero para la gran potencia, la compensación vale la pena.En
muchos casos, es bastante difícil obtener un área grande, como esos 300
milímetros cuadrados de los que hablamos en la página anterior. Es difícil colocar esa gran área en la capa superior donde van todos los rastros. Entonces usamos vias térmicas y área de cobre en otras capas.Cualquiera que trabaje con LED de alta potencia ciertamente ha usado o considerado PCB de núcleo metálico, o MCPCB. Ahora, los paquetes de almohadillas expuestas adoran MCPCB. Hablaremos de más sobre eso más tarde. Por ahora, un comentario muy importante. Si
no conecta la almohadilla expuesta de un paquete de almohadillas
expuestas, la mayoría de los IC de potencia seguirán funcionando, pero
su resistencia térmica es la misma que la de un paquete estándar, por lo
que si la tiene y no la usa, no obtendrá nada .Ahora,
como nota final, casi todos los aspectos de la gestión térmica muestran
una respuesta exponencial, como el gráfico que se ve aquí. Ahora, eso significa que mientras más es siempre mejor, casi siempre viene un punto de rendimientos decrecientes. En
otras palabras, conectar su almohadilla expuesta IC a un metro cuadrado
de cobre está bien, pero no obtiene mucho beneficio de la mayor parte
de ese cobre. ¿Mencioné, por cierto, que el cobre no es barato?
Mencioné
los LED en la diapositiva anterior, y los LED de potencia son los reyes
actuales de la gestión térmica en la actualidad porque existe una
relación tan directa entre el control de calor y la calidad y cantidad
de la salida de luz.
Ahora, me encantan los LED, por cierto. Los controladores LED son mi tipo favorito de fuente de alimentación. Cualquier cosa que se ilumine o parpadee. En cualquier caso, los fabricantes de LED de potencia han realizado una excelente investigación sobre la gestión térmica. Cualquier
cosa que funcione para un LED de potencia, que siempre tiene una
pestaña térmica, definitivamente funcionará para un IC de potencia con
una pestaña térmica.
Y no hace falta decir que la PCB de núcleo metálico es maravillosa si puedes usarla. Solía ser realmente, muy caro, pero gracias a esos altos volúmenes en iluminación LED, ahora es mucho más asequible. Para mí, la gran desventaja de MCPCB es que es bastante complicado y costoso tener más de dos capas de pistas en un MCPCB.
Un FR-4 nunca será tan bueno para atraer calor de su fuente como MCPCB, pero hay muchas maneras de hacer grandes mejoras. Las capas de cobre más gruesas son de una sola manera, un simple hecho de mayor masa térmica. Ahora,
he visto diseños con hasta 140 micrómetros de cobre, pero si se coloca
cobre grueso en las capas exteriores, los componentes ya no se quedan
planos y el ensamblaje se vuelve realmente complicado. Por
lo tanto, agregar formas internas es otra forma de mejorar la
resistencia térmica, y como muestra esta diapositiva, las vías térmicas
son prácticamente la forma estándar de conectar su fuente de calor en
una capa externa al calor en forma de áreas de cobre en las capas
internas o en las capas externas opuestas.Observe, de nuevo, esa forma más o menos exponencial de las curvas en esta página. Ahora, aquí estamos viendo tanto el número de vías como el diámetro de esas vías. Más es mejor, sí, pero de nuevo, hay un punto de rendimientos decrecientes. También hay algunas preocupaciones prácticas importantes. En la mayoría de las aplicaciones, por ejemplo, no podrá caber 91 vias debajo de un paquete SO-8. Si
bien no se muestra aquí, la efectividad de esas vías térmicas también
se reduce, y de nuevo exponencialmente, a medida que se alejan cada vez
más de la fuente de calor.Una
nota final muy importante para las vías térmicas es que, si bien son
más efectivas cuando se colocan directamente debajo de la pestaña
térmica de un IC de potencia, esta es un área soldada. Las vías demasiado grandes arrastrarán o drenarán o eliminarán la soldadura durante el montaje.Ahora,
personalmente, me gusta usar vías que tengan un diámetro exterior de
0,5 milímetros y un diámetro de orificio de 0,25 milímetros, y
normalmente las separo con un milímetro de separación. Lo
mejor que puede hacer realmente es sentarse con su fabricante de PCB y
su fabricante contratado y acordar de antemano qué funcionará mejor.
Uno
de mis colegas en National Semiconductor, que era el gurú de los
reguladores lineales, una vez me habló de un cliente que lo llamó para
pedir ayuda para diseñar una fuente de alimentación lineal de 10 kW para
un láser. Los
láseres son notoriamente intolerantes a la onda de sus conductores,
pero necesitarías una piscina de buen tamaño para enfriar tal
suministro. Les dijo que usaran un conmutador, pero hasta donde sé, ¡nunca respondieron!Un
ejemplo ligeramente menos potente pero todavía demostrativo sería un
sistema industrial con un voltaje de bus muy común de 24V, alimentando
un dispositivo digital que necesitaba 1.2V. Si
la corriente de salida fuera de 10 A, estarías disipando alrededor de
230 W, y para eso necesitas un disipador de calor serio. También estarías quemando 230V para una salida de 12W, y eso es una eficiencia del 5%. ¡No es algo de lo que estar orgulloso!Ahora,
si tengo la oportunidad de actualizar este seminario, veré si puedo
construir este circuito y hacer un video de tostadas de malvaviscos ...Bueno. Entonces,
¿qué haces cuando quieres bajar de 24 voltios a 1,2 voltios a 10
amperios y el departamento de marketing te dice que el tostado de
malvaviscos no es una característica de valor agregado para tu
suministro de energía? Bueno, la respuesta es que usas un regulador de conmutación. En esta presentación, vamos a sumergirnos en el grupo de conmutadores.
Aquí hay un circuito y un diagrama que muestra la parte más básica de un regulador de conmutación. Ahora,
escribí la fuente como V para el voltaje y mostré el voltaje a través
de una carga, pero todo lo que realmente estamos haciendo aquí es
conectar una fuente de energía a esa carga durante un período de tiempo,
conectar y no conectar esa fuente. fuente de poder durante el resto del tiempo. Si
tuviéramos un período fijo para cada ciclo de longitud t, entonces el
tiempo cuando la fuente no estaba conectada sería T menos t on.
Los
dos conceptos más importantes aquí son, uno, la carga ve una potencia
promedio, o voltaje promedio o corriente promedio, que es diferente de
la de la fuente porque no están conectados durante el 100 por ciento del
tiempo. Dos, es el ciclo de trabajo, es decir, el
porcentaje de tiempo que la fuente y la carga están conectadas que
determina la potencia promedio en la carga. Ahora, para este circuito, el ciclo de trabajo D es igual a t en dividido por el período T.
La
modulación por ancho de pulso, o PWM, es un tipo de control que
consiste en variar el tiempo de conexión de la fuente y la carga. Otra forma de decir esto sería declarar que el ciclo de trabajo está modulado. Un ciclo de trabajo más alto significa un pulso más amplio.Ahora, hay muchas aplicaciones donde esos impulsos de potencia se aplican directamente a la carga con poco o ningún filtrado. Los calentadores son buenos, al igual que los ventiladores de DC. Luego está mi favorito, o para ser más honesto, mi menos favorito, el TRIAC o dimmer de fase. Ese
es el circuito simple que se muestra en la parte inferior izquierda, y
utiliza componentes puramente analógicos para cortar una parte de la
línea de CA que alimenta las bombillas halógenas o de filamento
tradicionales. La
razón de mi relación de amor y odio con los atenuadores TRIAC es que
una vez que comprenda un poco más sobre el cambio de fuentes de
alimentación, verá que los TRIAC y los mezcladores se mezclan tan bien
como el aceite y el agua.Ahora,
el convertidor de CC a CC, que está en la parte inferior derecha,
comienza con este concepto de PWM, pero agrega un elemento crítico, un
filtro. El
propósito del filtro es suavizar o promediar los pulsos de voltaje,
corriente o potencia para aquellos que no pueden realizar ese promedio
de forma natural.
Casi
todos los convertidores descritos en este seminario completo se
denominan comillas en el cambio de cotizaciones duras porque encienden o
apagan un interruptor mientras hay un voltaje a través de él o una
corriente que fluye a través de él. Interrumpir
la corriente o cortocircuitar la tensión se conoce como conmutación
brusca, y para ser honesto, es difícil para los interruptores. Lo que quiero decir es que el cambio brusco causa la disipación de energía. La disipación de potencia causa calor. Y ahora sabemos que el calor es el asesino número uno de la electrónica. Al menos es para electrónica industrial. Para la electrónica de consumo, el asesino número uno sigue siendo el retrete en el que cae su teléfono móvil.Una
excelente manera de pensar en un convertidor de interruptor duro es
mediante el uso de este elemento de tres terminales muy básico. La
onda cuadrada aparece en el punto negro en el centro, y nuestro amigo,
el inductor de potencia, es el elemento principal del filtro de
suavizado. Es la parte de salida del inductor la que determina el tipo, también conocido como la topología, del convertidor de conmutación.Si
bien no se muestra aquí, es importante tener en cuenta que esos dos
interruptores funcionan fuera de fase, lo que significa que solo uno de
ellos está encendido alguna vez en un momento dado. Si por alguna razón ambos se activan al mismo tiempo, algo malo sucederá. Eso es lo que llamamos disparar. Más sobre eso en la próxima diapositiva.
Casi
todos los convertidores descritos en este seminario completo se
denominan comillas en el cambio de cotizaciones duras porque encienden o
apagan un interruptor mientras hay un voltaje a través de él o una
corriente que fluye a través de él. Interrumpir
la corriente o cortocircuitar la tensión se conoce como conmutación
brusca, y para ser honesto, es difícil para los interruptores. Lo que quiero decir es que el cambio brusco causa la disipación de energía. La disipación de potencia causa calor. Y ahora sabemos que el calor es el asesino número uno de la electrónica. Al menos es para electrónica industrial. Para la electrónica de consumo, el asesino número uno sigue siendo el retrete en el que cae su teléfono móvil.Una
excelente manera de pensar en un convertidor de interruptor duro es
mediante el uso de este elemento de tres terminales muy básico. La
onda cuadrada aparece en el punto negro en el centro, y nuestro amigo,
el inductor de potencia, es el elemento principal del filtro de
suavizado. Es la parte de salida del inductor la que determina el tipo, también conocido como la topología, del convertidor de conmutación.Si
bien no se muestra aquí, es importante tener en cuenta que esos dos
interruptores funcionan fuera de fase, lo que significa que solo uno de
ellos está encendido alguna vez en un momento dado. Si por alguna razón ambos se activan al mismo tiempo, algo malo sucederá. Eso es lo que llamamos disparar. Más sobre eso en la próxima diapositiva.
Corriente inductoraMire de cerca este circuito. Todo lo que realmente hemos hecho es rotar ese elemento de tres terminales. Ahora, mira V out y V in. Si se invirtieran, sería un dólar. Un
convertidor elevador, como su nombre lo indica, aumenta la tensión de
salida hasta un nivel más alto que el voltaje de entrada, y no es más
que un convertidor de inversión en reversa.Cuando estudié por primera vez estos convertidores, el dinero tenía perfecto sentido para mí. Después de todo, es solo una onda cuadrada de filtro. Pero luché con el impulso al principio. ¿Cómo podría aumentar la tensión de salida? Bueno, la respuesta está en la física del inductor, que es realmente el corazón de cualquier convertidor de conmutación. Una
vez que obtienes una corriente que fluye en un inductor, es físicamente
imposible detener instantáneamente el campo magnético que acompaña a
esa corriente. Muchas
personas, documentos, libros de texto y notas del EP dirán que es la
corriente que no se puede detener, pero prefiero pensar en el campo
magnético.Ahora,
veremos el convertidor elevador en todos sus gloriosos detalles en una
sección posterior del seminario, pero por ahora, digamos que el inductor
puede generar casi cualquier voltaje necesario para mantener ese campo
magnético continuo, y si aprovechamos esa capacidad, podemos producir un voltaje de salida más alto que la entrada.Una nota final. Gracias
a la conexión del inductor en la entrada, la corriente promedio del
inductor es la misma que la corriente de entrada promedio para un
convertidor elevador.
El convertidor inversor Buck-boostUna
vuelta más del elemento de los tres terminales nos proporciona la
topología básica final del convertidor de CC a CC, el convertidor
inversor de aumento de potencia. Tuve
un profesor maravilloso en la universidad que impartió el curso de
introducción a la electrónica de potencia, y puso mucho entusiasmo en el
nombre. Él siempre decía "¡Buck-boost!"¿Qué quiero decir con invertir? Bueno, este es otro caso en el que creo que muchos libros de texto y notas de EP no son lo suficientemente específicos. Hay
muchas topologías de buck-boost, porque cuando usa solo esas dos
palabras, simplemente significa un convertidor cuya tensión de salida
puede estar por encima o por debajo del valor de la tensión de entrada.Y este convertidor también invierte la polaridad de la tensión de salida con respecto a la tierra. De hecho, puedes ver que dibujé el condensador de salida polar para mostrar esto. Este
es un gran secreto para usar si desea alimentar algunos amplificadores
operacionales bipolares y necesita menos 5 voltios o menos 15 voltios.Ahora,
para ser claros, es el valor absoluto de la tensión de salida que puede
ser mayor o menor que el valor absoluto de la tensión de entrada en
este circuito. Una vez más, echemos un vistazo a dónde se conecta el inductor. La
corriente promedio del inductor es diferente tanto de la corriente de
entrada promedio como diferente de la corriente de salida promedio para
los convertidores de inversión invertida.Corriente inductora
Mirando
con más detalle en el corazón de nuestros convertidores de conmutación
básicos, todos operan con el mismo principio básico. Durante
la primera porción de un ciclo de longitud T, usamos esos interruptores
para aplicar un voltaje dado a través del inductor. Esto hace que fluya una corriente. Cuando el voltaje aplicado es constante, la corriente inducida aumenta linealmente.Después
de un período de tiempo, t en, igual al ciclo de trabajo D multiplicado
por el período T ha transcurrido, los interruptores cambian, y se
aplica un voltaje de polaridad opuesta a través del inductor. Ahora,
esto no es necesariamente una tensión negativa con respecto a la
tierra, simplemente negativa con respecto a la tensión aplicada durante
la primera parte del ciclo. Hay
un equilibrio, el llamado segundo balance de voltios, lo que significa
que el producto de la tensión aplicada y el tiempo que se aplica durante
la primera parte del ciclo debe ser igual al producto de la tensión y
el período de tiempo aplicado durante el segunda porción del ciclo. Si esos no son iguales, entonces sucederá una de dos cosas. La salida del convertidor va a cero o poof, la salida intenta ir al infinito.Como solía decir otro antiguo colega mío de NSC: "Dejas que la magia se escape".Una imagen real de Inductor I y VTan bueno como lo fue mi clase introductoria sobre electrónica de potencia, nunca miramos formas de onda reales. Ahora,
también admito que acabo de recibir una nueva sonda de voltaje
diferencial, y no hay nada como un juguete nuevo para inspirar.Aquí
tenemos un convertidor buck genuino, que opera desde una entrada de 12
voltios, que entrega una salida de cinco voltios y entrega una corriente
de salida de cinco amperios. El
canal uno en amarillo es el voltaje diferencial a través del inductor
como se muestra en este esquema, y el canal dos en azul es el voltaje
en el nodo de conmutación. Ese es el punto negro, recuerde, donde se conectan esas tres partes de los tres elementos terminales con respecto al suelo. Y finalmente, el canal cuatro en verde es la corriente del inductor.La
sonda diferencial me permite medir tanto la tensión de referencia a
tierra con una sonda estándar como una tensión flotante al mismo tiempo,
algo que de otro modo sería imposible. Aquí
está el circuito real, que muestra dónde medimos los diferentes
voltajes y corrientes, y finalmente, una fotografía de la configuración
real en sí. Ver es creer.Siguiente: Sección 1-2 - Tres topologías de conmutación básicasEn
la Sección 1.2, profundizaré en más detalles con las tres topologías
básicas de conmutación, observaré interruptores más prácticos, exploraré
las diferencias entre modos de conducción continuos y discontinuos, y
examinaré las topologías derivadas y compuestas, también. Nuestro primer vistazo a una topología común de CA a CC será con el regulador de retorno. Finalmente,
me desviaré tanto como me atreva a ir al territorio de marketing,
explicando un poco sobre lo que se puede encontrar dentro de un paquete
IC de regulador de conmutación y lo que aún se encuentra fuera de la
PCB.Con esto concluye la Parte 1-1, y espero que hayas aprendido algo y que vuelvas a ver la próxima sesión y las futuras también. En
la Parte 1-2, veremos cada uno de los tres convertidores básicos de CC a
CC con más detalle, y también veremos el convertidor de retorno y
algunas topologías compuestas.Haga clic aquí para la Parte 1-2 de nuestra serie de diseño de suministro de energía
Debes haber oído hablar del SmartScope, la pequeña caja que liberó a Measuring Man del tomacorriente.
Desde que estuvo disponible, cualquiera puede llevar su alcance a la
carretera: un solo cable convierte una tableta, una computadora portátil
o un teléfono inteligente en un osciloscopio. A pesar de su color, no es una caja negra. Al dar acceso completo al marco de software del SmartScope, se abre una nueva dimensión de posibilidades. 
