תכונות השימוש בקבלי תחמוצת במעגלי כוח של מעבדים. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

תכונות השימוש בקבלי תחמוצת במעגלי כוח של מעבדים

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מחשבים

כדי להגביר את האמינות של פעולת המחשב, רכיבים מחוממים מאוד (מעבדים, ערכת שבבים, טרנזיסטורים של ספק כוח) מצוידים בגוף קירור, ומאווררים נוספים מותקנים ביחידת המערכת ובכוננים קשיחים. אבל מסתבר שהאלמנטים המייצרים דלק הם גם קבלי התחמוצת של מסנני הכוח של היחידות הללו. למה זה קורה ומה צריך לעשות כדי למנוע מהם להתחמם מתואר במאמר.

במיקרו-מעבד, מיליוני טרנזיסטורים של צמתים דיגיטליים מחוברים לאפיק הכוח, הפועלים לפי אלגוריתמים שצוינו בתוכניות, כאשר צריכת החשמל הכוללת מגיעה לכמה עשרות וואט. לקירוב ראשון, החיבורים שלהם לאפיק החשמל הם אקראיים, ולכן בעתיד, כדי לפשט את המצגת, נקרא להם רעש [1].

משך החזית של השינוי במצב המפתחות במיקרו-מעבד אינו עולה על 10-8 שניות, לכן, על ידי הקטנה קלה של רוחב ספקטרום הרעש (זרמים) שנוצר, נוכל לקבוע את הגבול העליון שלו frp כ יותר מ-100 מגה-הרץ (frp > 1/τph [2]), ותדרי רוחב הפס - מ-0 ליותר מ-100 מגה-הרץ. 90% מהספק הרעש שנוצר מרוכז בטווח זה. בהתחשב באופי האקראי (דמוי רעש) של התהליכים, טווח זה הוא למעשה אפילו רחב יותר.

לפיכך, מיקרו-מעבדים הם עומסים מורכבים עבור ספקי כוח ומייצרים זרמים בהרכב ספקטרלי רחב (מאות מגה-הרץ) והספק גבוה (עד 5...20 W) במעגלי כוח. זרמים מקסימליים נוצרים בעומס מיקרו-מעבד של 100%.

הבה נבחן, כדוגמה, את דיאגרמת מעגל הכוח של ליבת המיקרו-מעבד (איור 1) בלוח האם BE6-II מבית Abit (הוא הוכרז כלוח למעבדי אוברקלוקינג).

תכונות השימוש בקבלי תחמוצת במעגלי כוח של מעבדים

מתח אספקה של 2,05 וולט מסופק לפיני הכוח של המעבד דרך משרן L1 ומסנן של שלושה קבלי תחמוצת C1-C3 בקיבולת של 1500 μF. לקיבול העיצובי Cm יש השראות עצמית נמוכה ולכן מפנה היטב את רכיבי ההספק בתדר הגבוה (יותר מ-100 מגה-הרץ) של הרעש שנוצר.

קבלים איכותיים של תחמוצת ג'ל עם טמפרטורת פעולה מקסימלית של +1 מעלות צלזיוס, המסוגלים לפזר הספק של 3...105 W, משמשים כ-C0,5-C5. אולי זה איפשר ליצרנים לא לשים לב למצב ההפעלה שלהם.

מדידות הראו כי בהפעלה ארוכת טווח של מחשב בו הותקנו שני מאווררי מארז (באספקת החשמל ואחד נוסף), מעבד סלרון עם מאוורר Golden Orb וכרטיס מסך עם מאוורר, חימום המארזים. מהקבלים שהוזכרו הגיעו ל-+60...80 מעלות צלזיוס. בטמפרטורות חיצוניות גבוהות, שניים משלושת קבלי המסנן נכשלו ברצף: ראשית, הבית של אחד מהם נהרס מכנית, ולאחר מכן המחשב החל "לקפוא" מעת לעת במהלך הפעולה, ואז אותו דבר קרה עם הקבל השני וה- המערכת החלה להיכשל כבר בשלב עיבוד ה-BIOS. הסיבה ל"הקפאות" היא ההופעה במעגלי אספקת החשמל של עליות מתח התואמות את משרעת פולסי אות הבקרה. עליות אלו חודרות למעגלי בקרה או נתונים ופוגעות בתפעול המעבד ובשלמות הנתונים.

בהתבסס על הטמפרטורה של הבתים של קבלים תחמוצת, אנו יכולים להסיק שהם מפזרים כוח של כ 3...5 W. מהם הגורמים לחימום? כידוע, החימום של קבל תחמוצת נקבע על ידי הכוח המשתחרר בנפח שלו, כלומר הפסדים באלמנטים הדיאלקטריים והמתכתיים. הפסדים מתוארים על ידי הטנגנס של זווית ההפסד: tan δс = Рп/Р = (Рм + Рд)/Р = tan δМ + tan δД, כאשר Рп - כוח הפסד; Рм - אובדן כוח במתכת; Рд - הפסדי כוח בדיאלקטרי; tan δM ו-tan δD הם משיק ההפסד למתכת ולדיאלקטרי, בהתאמה. הערך הטיפוסי של tg δС של קבל תחמוצת הוא (1000...2000)-10-4 בתדר של 50 הרץ. עם ערכים אלה, מ-10 עד 20% מהכוח של זרמים בתדר נמוך הופך לחום, ובהתחשב בכך שספקטרום הזרמים המסוננים (מתחים) משתרע לעשרות מגה-הרץ ו-tan δС עולה עם התדירות הגוברת (tan δМ = Rп2πfС) , יותר מ-80% הופכים לאנרגיית רעשי חום שנוצרת על ידי המעבד ומסוננת על ידי מעגלי חשמל.

כיצד עלייה בטמפרטורה משפיעה על פעולתו של קבל תחמוצת?

התנגדות הבידוד עם עליית טמפרטורה ב-10 מעלות צלזיוס יורדת פי 1,26...2, ועם עליה בטמפרטורה למקסימום +105 מעלות צלזיוס - פי 7...350 (ערכי המינימום תואמים ל- דיאלקטריים אנאורגניים, והמקסימום לאורגניים). החוזק החשמלי של הקבל פוחת פי שלושה כאשר תדירות המתח המופעל גדל פי 10 (באבדי הספק מדורגים) [3].

כל האמור לעיל מצביע על כך ששימוש בקבלי תחמוצת במעגלי הספק של המעבד מבלי לנקוט באמצעים מיוחדים אינו מקובל. אי עמידה בתנאי זה מוביל לירידה באמינות לוח האם ויכול לגרום לכשל שלהם גם בטווח טמפרטורת הפעולה.

פתרון פשוט מציע את עצמו: כדי למנוע חדירת רכיבים בתדר גבוה (עד עשרות מגה-הרץ) לתוך קבלי התחמוצת, התקינו קבל קרמי עם מסגרת פתוחה בקיבולת 0,033 μF בסביבה הקרובה של מסופי המעבד, וכן , כמחסום לרכיבים בתדר נמוך (עד מאות קילו-הרץ), כוללים קבל קרמי בקיבולת של 3,3 ...4,7 µF. בשל ה-tg δС הקטן של קבלים כאלה, האנרגיה המשונפת אינה הופכת לחום. ההספק הכולל של קבלים אלה הוא 30 VAr.

התוכנית השונה של מעגל הכוח של ליבת המיקרו-מעבד מוצגת באיור. 2.

תכונות השימוש בקבלי תחמוצת במעגלי כוח של מעבדים

השינוי בוצע בלוח זה, מה שהוביל לירידה בטמפרטורה של בתי קבלי התחמוצת ל-+20...30 מעלות צלזיוס. הלוח עבר בהצלחה בדיקות בקיץ החם של 2002 בטמפרטורת החדר של +40...50 מעלות צלזיוס. בנוסף, רמת ההפרעות שפולט המחשב ירדה.

רצוי לעבור שינויים דומים ללוחות האם של מחשבים המשמשים כשרתים, למחשבים אחרים הפועלים בעומס של 100% (למשל במערכות מחשוב מבוזרות), וכן לכרטיסי מסך, כלומר לכל הצמתים בהם פועלים המעבדים בעומס מירבי. . זה שימושי גם במחשבים שאינם בשימוש כה אינטנסיבי: הפחתת ייצור החום ביחידת המערכת ב-10...25 W תשפיע לטובה על אמינות המערכת.

ספרות

אוט הנרי וו. טכניקות הפחתת רעש במערכת אלקטרונית. - ג'ון ווילי ובניו, ניו יורק 1976.
Gonorovsky I. S. מעגלים ואותות הנדסת רדיו. 4.1. - מ.: הרדיו הסובייטי, 1967.
Dulin V. Zh., Zhuk M. S. Handbook על אלמנטים של מכשירים רדיו-אלקטרוניים. - מ.: אנרגיה, 1977.

מחבר: A.Sorokin, Raduzhny, ולדימיר אזור

ראה מאמרים אחרים סעיף מחשבים.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

כוח הכבידה ורעידת אדמה 06.04.2005

באמצעות מדי כבידה רגישים, מדענים יפנים מאוניברסיטת טוקיו גילו שלאחר רעידת אדמה, כוח הכבידה במרכזו משתנה.

לדוגמה, באזור טוקאצ'י באי הוקאידו, שבו התרחשה רעידת אדמה בעוצמה 8 בספטמבר 2003, כוח הכבידה גדל בחלק אחד למיליארד. זה מוסבר משתי סיבות: תזוזה של הלוחות הטקטוניים שינתה את התפלגות המסות בתוך כדור הארץ, והשטח ירד מעט, והתקרב מעט למרכז כוכב הלכת.

עוד חדשות מעניינות:

▪ מחשב מיקרוגל

▪ יין עם תכולת זהב טעים יותר

▪ הרים ומדבריות של מאדים

▪ אוזניות שישה ערוצים 5.1

▪ קפה - הגנה מפני שבץ

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ קטע אתר פרמטרים של רכיבי רדיו. בחירת מאמרים

▪ מאמר חולץ לקלחי תירס. ציור, תיאור

▪ מאמר היכן מתרחשות רוב רעידות האדמה? תשובה מפורטת

▪ מאמר אינדיגופר חצי שיח. אגדות, טיפוח, שיטות יישום

▪ מאמר נטלים אלקטרוניים ביתיים. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ כתבה מכשיר לבלימה של מנוע חשמלי תלת פאזי אסינכרוני. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר