Jos työskentelet jonkin tuotteen tai sovelluksen teholähde-, elektroniikka- tai sovellussuunnittelijana, olet varmasti joutunut tekemään valintoja analogisen tai digitaalisen ratkaisun välillä. Hyvä uutinen on, että vastaus piilee todennäköisesti jossain näiden ratkaisujen välillä – hyödyntämällä parhaat puolet molemmista tekniikoista.
Teholähteet ovat vakiinnuttaneet oman asemansa suunnittelutyössä uusia tuotteita kehitettäessä. Aikaisemmin insinöörien piti lähinnä miettiä sitä, miten tehotarpeet saadaan ylipäätään mahtumaan sovelluksiin suunnittelun loppuvaiheessa, kuin sitä millaisella tekniikalla ongelma ratkaistaan siihen tilaan, joka on jäänyt muun elektroniikan jälkeen käytettäväksi.
Nykyisin järjestelmäsuunnittelijat odottavat teholähteeltä enemmän kuin vain sen, että se tuottaa analogiseen maailmaan sopivia ominaisuuksia. Teholähderatkaisu on osa kokonaisuutta kaikkine vaatimuksineen. Järjestelmäinsinöörit haluavat kommunikoida teholähteen kautta ja saada reaaliaikaista informaatiota sekä mahdollisuuden ohjata ja valvoa kokonaisuuksia digitaalisessa maailmassa.
Insinöörit haluavat seurata reaaliaikaista tietoa kuten jännitetasoja, vikainformaatiota, hälytyksiä ja aikaan perustuvia sovelluksia tuotteissa. Tämä antaa järjestelmäinsinööreille mahdollisuuden parantaa ennustettavuutta ja kokonaisuuksien virheanalyysejä sekä minimoida seisokkeja ja tallentaa enemmän tietoa mahdollisia huoltokorjauksia varten.
Mahdollisuudet kontrolloida jännitetason on- / off-vaihteluja tietyllä sekvensillä ja tietyllä aikavälillä sekä luoda erilaisia virta- ja jännitelähtöjä on järjestälmävastaavien toivelistalla korkealla. Lisäksi tavoitteena on optimoida kuorman mukaan vaihtelevaa jäähdytystä ja kontrolloida jäähdytystuulettimien käyttöä, jotta voidaan saada aikaan kestävämpiä komponentteja ja pienempiä melutasoja.
Vaikka seuranta ja valvonta voidaan saavuttaa myös analogisin keinoin, olemme huomanneet, että digitaalisen tekniikan avulla ratkaisut ovat käytännöllisempiä niin suunnittelun ja käyttöönoton kuin päivittäisen sekä pitkän aikavälin huollon näkökulmasta. Kun mietitään signaaleja ja niiden valvontaa sovelluksissa, on tasovaatimuksien optimointi helpommin hallittavissa muutamalla digitaalisella käskyllä verrattuna eri vastausarvojen vertaamiseen läpi koko sovelluksen. Digitaalisen hallinnan avulla toimittaja tai suunnittelija voi toimittaa uuden sovelluksen sähköpostilla, josta se on yksinkertaista ladata käyttöön ja tarkistaa heti miten sovellus toimii järjestelmässä. Jos se ei toimi, on aina mahdollista palata vanhaan järjestelmään ja aloittaa uuden luominen. Kun konkreettisia muutoksia järjestelmään ei ole tehty, mahdollistaa se nopeamman ja edullisemman integroinnin.
Haittoja digitaalisissa teholähderatkaisuissa ovat lähinnä PWM ja päähakkuriratkaisut sekä niiden valvonta. Vaikka digitaalisesten arvojen ja kriittisten parametrien valvonta teholähteessä olisi kuinka helppoa, olemme huomanneet, että edut, jotka tulevat digitaalisten ratkaisujen myötä, eivät useimmissa tapauksissa ole perusteltuja, kun niitä verrataan niiden tuomiin komplikaatioihin, jotka liittyvät DSP suunnitteluun.
Analoginen ratkaisu on edelleen kuningas kun puhutaan teholähdesuunnittelun ydin kysymyksistä. Se on hyväksi koettu sekä tuttu ja turvallinen vaihtoehto. Se on helpommin saatavilla ja sillä on yleensä lyhyempi suunnitteluaika. Lisäksi analogisissa ratkaisuissa on vähemmän "bugeja", kun kyseessä on uuden tuotteen julkaisu. Haluamme kuitenkin pitää kiinni joistakin digitaalisessa suunnittelussa hyväksi koetuista eduista. Perus hälytys- ja valvontaratkaisut ovat analogisia, mutta käyttöliittymä näille piireille toteutetaan digitaalisesti suodatettujen ratkaisujen kautta. Tämä antaa parhaat edut molemmista - analogisesta ja digitaalisesta - tekniikoista.
Tulevaisuudessa on mahdollista, että DSP:stä tulee normi, mutta itse näen, että analoginen ratkaisumalli tulee elämään vielä pitkään. Molemmat tekniikat tulevat elämään rinta rinnan, vaikka digitaalisen tekniikan hyödyt ovat toivottuja ja haluttuja markkinoilla tämän päivän tehosovelluksissa.
Kirjoittaja Jeff Rodriguez on XP Powerin tuotekehityksestä vastaava varatoimitusjohtaja.
Saksalaislähtöinen Ubitium on kehittänyt innovatiivisen prosessoriarkkitehtuurin, joka yhdistää eri suorittimien (CPU, GPU, DSP, FPGA) toiminnot yhteen siruun. Yrityksen mukaan tämä uusi RISC-V-arkkitehtuuriin perustuva ratkaisu mullistaa yli 50 vuotta vanhan suorittimien suunnittelun.
Moni uusi sähköauton omistaja kokee toimintasädeahdistusta. Tätä ongelmaa autonvalmistajat voivat helpottaa siirtymällä piipohjaista IGBT-piireissä piikarbidiopohjaisiin siruihin. auton vetoinvertterissä.
