"Popüler Bilim" Chip Three Kingdoms: Güç Kaynağı Lojistik Sorumlusu
"Üç Krallığın Romantizmi" nin on yedinci bölümünde, Cao Cao, Yuan Shu'ya saldırdı.Yolda yiyecek ve ot yetersizdi, askerler aç ve ağladı, ordu kararsızlaşmaya başladı. Bu sırada, Cao Tianxiong tahıl ambarı memuru Wang Lao'yu aradı ve ünlü cümleyi söyledi " Karını yetiştiriyorum, endişelenme "ve sonra onu" yiyecek ve otları bozma "bahanesiyle halkın önünde öldürdü ve aniden ordunun ruhu sabitlendi.
Zavallı Wang Qi gayretli, gayretli ve temkinliydi ... Beklenmedik bir şekilde insanlar çadırda oturuyordu, pot gökten geldi ve şaşkınlık içinde öldü.
Görüldüğü gibi lojistik yönetiminin hiç kolay bir iş olmadığı, eğer işler önemsiz ve karmaşıksa, ilk şanssız kişi siz olacaksınız.
Ve cep telefonları gibi günümüzün elektronik cihazları, güç kaynağı modülü bu nankör lojistik görevlisi gibidir. Ev sahibine hizmet ederken vicdanlı davranmamıza rağmen, sık sık şikayet ediyoruz. İster Apple, Samsung, Huawei veya Xiaomi kullanıyor olun, insanların telefonlarını değiştirmesinin nedeni her zaman "pil çalışmıyor, güç tüketimi çok hızlı ..." Bugün geleceğim. Bunun hakkında konuşun, neden her zaman pil geri potu?
01
1890'da büyük mucit Thomas Edison, fotoğrafları sürekli olarak görüntülemek için bir cihaz icat etmeye çalıştı, ancak çalışılabilen beyin acı vericiydi ve ilerleme kaydedilmedi, bu yüzden fikrini değiştirmeye ve onu elde etmek için kolay bir şey bulmaya karar verdi. Demir-nikel piller böyle doğdu.
Belki de bu, hayatındaki iki binden fazla icattan sadece biriydi, son derece yaygın bir icattı, ama sonraki nesillerde bizim üzerimizde çok büyük bir etkisi oldu.
Kimseyi Sevmeyen Edison
Nikel-demir batarya nasıl bir hayalet şey? Aslında ilk cep telefonu bataryasının atası ... İlk yıllarda PHS ve Nokia kullanan arkadaşlar, o zamanlar cep telefonlarının ne kadar sıkıntılı olduğunu hatırlamalıdır. (Sadece nikel alaşımlı piller oldukları için)
Yeni bir cep telefonu satın almadan önce, şarj ederken sabırlı olmalısınız. Her şeyden önce, ilk şarj 24 saatten fazla sürer, buna üç kez denir; ikincisi, tamamen şarj olduğunda kullanılmadan bırakılmamalıdır, aksi takdirde ömrü yok eder; ve pil bittikten sonra yeniden şarj etmeye çalışın, bu sözde tükenme; son şarj çok uzun süre şarj edilemez. Aksi takdirde genç ölecek. Hey, cep telefonuna hizmet etmek bir eşten daha zor dedim.
Bu nedenle nikel bataryadan daha az şikayet edilmedi, cep telefonu lojistik sorumlusu yanlış yaptı ama son tahlilde gerçekten suçlandı. Bu kadar çok sorunun nedeni, nikel bazlı pillerin bir tür Döngü belleği "Bu fenomen, pilin kendi kendine deşarj oranının tekrar tekrar artmasına neden olan kristal oluşumunu ifade eder.
Yani, bu nikel pil ne kadar uzun yaşadığınızı hatırlayacak ve yaşlandıkça daha az başarılı olduğunuzu söyleyecek, Kong Rong'un söylediği gibi. Biraz geç "Yaşlı adam, bir köpek yaşına kadar hayatta kaldı.
Görüntü ve metinden bağımsız
Daha da korkutucu olan, güç tüketimi hızlı olsa bile bazı nikel pillerin hala zehirli olmasıdır ( Senden bahsediyorum, nikel-kadmiyum pil ). Toksik olmayan Ni-MH pilin performansı düşük, bahsetmiyorum bile, " Orta yol çöküyor ".
Yarı yarıya iyi çalışmayan Ni-MH pil
Nikel piller çağında, eğer pil bir birey ise, tahmin edilmektedir ki birçok kullanıcı "eşiniz, onu kaldıracağım" demek ve sonra onu öldürmek istiyor, gerçekten can sıkıcı.
02
Son bölümde Edison'un "görmenin kalıcılığı etkisi" ile sürekli fotoğraf görüntüleyen bir cihaz üzerinde çalışmadığını söylemiştik daha sonra ortaya çıktı ve şimdi insanlar buna "film" diyorlar. Bu yapıldıktan sonra, Ai'nin mucidi boştaydı, bu yüzden yeni piller araştırmaya başladı.
1902'de Edison icat etti " Alkalin pil "Bu tür bir pil nikel, demir ve alkali çözeltiden yapılmıştır. Bu tür bir bataryayı araç güç testi olarak kullanır. Her şarj edildiğinde 100 mil yol alabilir. Gerçekten uzun ömürlüdür. Ayrıca uzun zaman önce ortaya çıktı. Yukarıda bahsedilen kurşun asitli piller ve nikel alaşımlı piller, şimdiye kadar pil endüstrisinin "büyük üçü" nihayet ortaya çıktı.
Alkalin pillerim, kurşun asit pillerim ve nikel pillerim. Burada aynı yıl ve ayda doğmak istemiyorum ama istiyorum. . . Önce siz öleceksiniz
Üç dev, üç noktalı pil dünyasının geleceğini belirlemek için bir ittifak olarak tavuk kafalarını kesti, sarı kağıdı yaktı ve kana yenik düştü. Üçünün tamamlayıcı avantajları ve dezavantajları vardır ve her birinin kendi uygulama alanı vardır.
Bunlar arasında, alkalin piller uzun raf ömrüne sahiptir, ancak kısa çevrim ömrüne ve düşük enerji yoğunluğuna sahiptir ve deşarj kapasitesinin büyük olmadığı ve uzun süre kullanılması gereken yerler için uygundur; Kurşun-asit piller daha ucuzdur ve büyük çıkış gücüne sahiptir, ancak çok hantaldır ve genellikle otomobillerde kullanılır. Sanayi; Son olarak daha önce bahsettiğimiz nikel piller özellikleri nedeniyle genellikle cep telefonu gibi el cihazlarında kullanılmaktadır.
Başlangıçta site iyi bir şekilde bölünmüştü ve üç arkadaş mutlu bir şekilde yaşıyordu, ancak beklenmedik bir şekilde yarı yolda bir iş yaptı. 1990'da Japon Sony Corporation lityum pil , Sadece can sıkıcı bir hafıza etkisine sahip değildir, aynı zamanda yüksek bir enerji yoğunluğuna ve herkesin sevdiği uzun bir hizmet ömrüne sahiptir. "Jin Li" İyi.
Lityum pillerin ortaya çıkması hızla nikel pillerin yerini aldı Gözle görülür bir değişiklik, cep telefonları ve dizüstü bilgisayarlar gibi taşınabilir elektronik cihazların ağırlığının ve hacminin büyük ölçüde azaltılmış olmasıdır.
Başarılı zayıflama için el tipi elektronik cihazlar
Tabii ki, lityum piller de eksiklikten yoksun değil. Şarj etme ve boşaltma voltajı tercihen 2,4V ile 4,2V arasında olmalıdır. Bir kez saptığında yanar ve patlar. Böylece şarkıcı Chen Li'nin "yanıcı ve patlayıcı" adı değiştirilebilir. Ben, lityum pil! "İyi.
Bu nedenle güvenlik kontrolü sırasında cep telefonlarının ve diz üstü bilgisayarların çıkarılması gerekmektedir.Yüksek kapasiteli güç bankalarının uçağa binmesine izin verilmemekte, ebeveynler çocukların ve cahil yetişkinlerin cep telefonu pilleri ile oynamasına izin vermemektedir, gerçekten patlayacak!
03
Bunun nedeni tam olarak lityum pilin "huysuz" olması ve çalışma voltajının sıkı bir şekilde kontrol edilmesi gerektiğidir; elektronik ekipmanın her bir parçasının voltaj gereksinimleri farklıdır ve ihtiyaçlara göre doğru bir şekilde tahsis edilmesi gerekir, bu nedenle Güç yönetimi çipi Varlığa geldi.
Pil, güç lojistiği görevlisinin yiyecek ve otuysa, güç yönetimi çipi onun sağ kolu olur.Gıdayı ve çimi (elektriği) ekipmandaki farklı bileşenlere etkili bir şekilde dağıtmaktan sorumludurlar.
Altıncı organımız olan cep telefonu için çok fazla yiyecek ve ot (küçük pil) yoktur, ancak çok iş vardır (yiyecek, giyecek, barınak ve ulaşım için buna bağlıdır). Güç yönetimi yongalarının rolü son derece önemlidir. Mükemmel güç yönetimi yongaları yardımcı olabilir Dayanıklılık süresi, pil ömrü büyük ölçüde geliştirildi.
Mükemmel bir güç yönetimi çipi nedir ve şu iki özelliğe sahiptir: Düşük güç tüketimi ile yüksek verim . Bunu anlamak kolay, umarım tavuklardan daha az yer ve köpeklerden daha fazlasını yapar. emh, biz gerçekten de kara kalpli bir patron gibiyiz.
Bunun nasıl sağlanacağı, entegre devre tasarımcılarımıza bağlıdır. Bu iki gereksinim kolay görünebilir, ancak yapılması zordur.Güç tüketimi, performans, yanıt hızı ve gürültü gibi IC tasarımcılarımızı endişelendirebilecek bir dizi parametreyi kapsamlı bir şekilde değerlendirmek gerekir. Bu nedenle, sektörde her zaman bir söz vardır, bir IC tasarımcısının seviyesi nasıl ayırt edilir? Hacime bak!
Gece geç saatlerde saç dökülmesini düşünmeyen ICer, hayattan bahsetmeye yetmez!
Güç yönetimi yongalarının kategorileri nelerdir? Aslında, sadece iki tip arayüz koruma devresi ve voltaj ayarı vardır. Çevremizdeki askerler ve polisler gibiler, biri bizi yabancı düşmanlardan korumaktan, diğeri de iç istikrardan sorumlu.
Her iki kategori de yalnızca yaygın olarak kullanılan yaygın türleri listeler
Herkes arabirime aşina olmalıdır, özellikle de şarj cihazını getirmeyi unutanlar ve ödünç alacak birini bulması gerekenler. Arayüz koruma devresi, arayüzü çapraz olarak, geriye doğru veya oda arkadaşının burun deliklerine (yanlışlıkla) yerleştirdiğinizde arayüzü korumak içindir.
Örnek olarak cep telefonu şarj arayüzünü ele alalım. Piyasada yaygın olarak kullanılan üç tane var. Huawei ve diğer üreticiler USB-C arayüzü , Samsung vb. Mikro USB arayüzü Ve Apple'ın Yıldırım arayüzü .
Üç arayüz diyagramı ve her yerde bulunan arayüzler
Şekilden de görülebileceği gibi, üçünün kendine has özellikleri var Mikro USB arayüzü şu anda piyasadaki en büyük oranı oluşturuyor Cep telefonlarına ek olarak birçok taşınabilir elektronik cihaz bu arayüzü kullanıyor. Bununla birlikte, bu tür bir arayüzün büyük bir sorunu vardır, yani, kullanıcılara genellikle baş ağrısı veren artıları ve eksileri vardır.
Ve USB-C bağlantı noktasının ön ve arka tarafları olmadığından, dünya çapındaki "USB hiçbir zaman doğru takılmıyor" sorununu resmen çözen USB arabiriminin çift taraflı takılmasını destekler ve kesinlikle arabirim dünyasını er ya da geç birleştirecektir. Apple'ın Lightning'i terk edip USB-C kampına katılmayı planladığı söyleniyor.
Voltaj ayarlaması söz konusu olduğunda bunu anlamak daha zordur. Doğrusal regülatör (Düşük Bırakma Regülatörü, YAPARIM ) Örnek olarak sizi tanıtmama izin verin. Çekirdek cihaz aslında muhtemelen uzun olan bir güç tüpüdür.
Ama tasarımda bunu istiyoruz:
1. Sıcaklık değişikliklerinden (küçük sıcaklık sapması) etkilenemez;
2. "Yüzer" ve "şişme" kendiliğinden titreşebilir (negatif geri besleme);
3. Akım çok büyük olduğunda veya voltaj çok büyük olduğunda (aşırı akım koruması) kendini koruyabilir;
4. Kullanılmadığında, uzun bir bekleme süresine (küçük durgun akım) sahip olmasını umuyoruz;
Bu, gereksinimlerin yalnızca en basit kısmıdır. Güç kaynağı reddetme oranı, döngü kararlılığı, gürültü Çok fazla talep bekleyin. Bu nedenle, müşterilerin çeşitli harika ihtiyaçlarını karşılamak için çeşitli modüller tasarlamamız gerekiyor. Böylesine basit bir LDO gittikçe büyüyor, modül daha karmaşık hale geliyor ve transistör sayısı gitgide artıyor. Son küçük şey büyük bir proje olur.
LDO şematik diyagramı ve bir düzen örneği
Ve bu sadece çip tasarım bağlantısı, ardından gofret üretimi, paketleme ve test etme ve diğer bağlantılar, içerideki kapılar daha da dipsiz. Buradan görülebileceği gibi yonga üretim endüstrisi detaylı olarak dallanmış ve üretim süreci zor Klavyeci adam yarı iletkenlerle uğraştığımızı söylediğinde onlara aşağıdaki resmi göndermek istiyorum.
04
Mobil İnternet de dahil olmak üzere müreffeh İnternetimiz aslında çeşitli yongalardan oluşan donanıma dayanmaktadır; donanım, nikel pillerden lityum pillere kadar malzeme bilimi ile sınırlıdır; malzeme bilimi temel disiplinlerin ilerlemesiyle sınırlıdır.
Okullarda insanlar genellikle fizik ve kimya gibi temel konuları öğrenmenin büyük bir delik olduğunu söyler, ama öyle değil. Bu temel disiplinler yüksek teknolojili üretimin temelidir, temel sağlam değilse binayı yüksek yapamayız.
Tatmin edici eğilim, Çin'in temel disiplinlerdeki atılımlar için fonlarını sürekli olarak artırmasıdır. Örneğin, parçacık fiziğinin zirvesini keşfetmeye ve Standart Modelin arkasındaki fizik yasalarını ortaya çıkarmaya adanmış, 30 milyardan fazla bütçeye sahip Dairesel Elektron Pozitron Çarpıştırıcısı (CEPC) inşasına yatırım yaptı.
Elektronik çarpıştırıcı
Sadece bu değil, bilgisayar, iletişim ve diğer elektronik ekipman imalat endüstrileri de Çin'de en yüksek yatırımı olan endüstri haline geldi. 2014'ten başlayarak, Çin çip endüstrisini güçlü bir şekilde desteklemek için büyük bir entegre devre fonu kurdu ve çeşitli bölgeler çip şirketlerine yeşil ışık vermek için entegre devre üsleri kurmak için yarışıyor. Bu koşul altında, IC tasarım endüstrisi satışları her yıl düzenli olarak artmıştır ve küresel IC tasarım endüstrisindeki payı da artmaktadır.
Bu aynı zamanda çalışanların maaşlarının hızla artmasına da yol açtı.Bu yıl, entegre devre çip tasarım şirketleri için Ar-Ge pozisyonları alan okul, geçen yıla göre maaşları önemli ölçüde artırdı ve hatta birçok yerde maaş fenomeni alt üst oldu (yani, okulun işe alım maaşı uygulayıcılardan daha yüksek.)
Bazı IC tasarım şirketleri için maaş ve muamele listesi
Bu kadar yüksek yatırım ve yüksek teşvikler altında, Çin'de düşük kaliteli çip alanı neredeyse yetişirken, yüksek kaliteli çipler de adım adım ilerliyor.Çin çip endüstrisinin yükselişinin sadece bir zaman meselesi olduğuna inanıyorum.Üç yılda bile durum oldukça farklı olabilir. .
Güç kaynağı lojistiği yönetimi yapmak kolay bir iş değil, cips yapmaktan bahsetmiyorum, ama vazgeçmeyeceğiz. Hadi, Çin cipsi! Çin'e git!
Bazı resimler çevrimiçi videolardan alınmıştır, herhangi bir ihlal varsa silmek için lütfen iletişime geçin.
Referans malzemeleri:
Üç Krallığın Romantizmi, Luo Guanzhong
Elektrokimyanın Prensipleri, Li Di
Analog Tümleşik Devre Tasarımı - LDO Tasarımını Örnek Olarak Alma, Lin Kang-Mo Lai
Görsel kalıcılık etkisine dayalı yüzen reklamcılık üzerine uygulanabilir araştırma, Su Tao, Sun Longtian, Teng Nanjun, Wang Jian
Güç Yönetimi Yongasının Analizi ve Tasarımı, Liu Xin
.Yüksek Enerji Fiziği Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi, İnşaat mühendisliği ve dairesel elektron-pozitron çarpıştırıcısının mühendisliğini destekleyen genel sistem danışmanlığı ihalesinin ilanı. 2016-01-13
Tasarım endüstrisinin nadir geliştirme fırsatlarını karşılamak için Wei Shaojun
SON
Bu makale, Yarıiletkenler Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi, yazar tau'nun izni ile yeniden basılmıştır. Telif hakkı yorumlama hakkı orijinal yaratıcıya aittir, bu makale TechSugar yazı işleri departmanı tarafından önerilmektedir!
