دور مصدر التغذية في تصميم الانظمة المدمجة الجزء الأول

دور مصدر التغذية في تصميم الانظمة المدمجة

The role of power supply within the Embedded Systems 

يعتبر مصدر التغذية (power supply ( من الدوائر المهمة جدا في الأنظمة المدمجة حيث أنه المسئول عن إمداد دوائر النظام بالتغذية اللازمة ويطلق عليه  كثير من المصممين أم النظام (the mother of the system ) وذلك لأنه بدون تصميم مصدر تغذية مناسب ومقاوم للظروف البيئية المحيطة بأي نظام مثل عدم التأثر بالتداخلات الكهرومغناطيسية (EMI ) أو تداخل الترددات الراديوية (RFI ) ومقاومته لإرتفاع درجات الحراة فلن يستطيع النظام تأدية المهام الرئيسية والتي صمم النظام من أجلها .      كثير من المهندسين لا يهتم بتصميم مصدر التغذية power supply  أثناء عمل التصميم الرئيسي لأي منتج وذلك لسببين 

 السبب الأول : يهتم معظم المهندسين أو المصممين بالدوائر الأكثر إثارة في النظام  (مثل دوائر التحكم في الأحمال أو الدوائر المحيطة بالمايكروكنترولر ) ويتناسوا دائرة مصدر التغذية مع انها تعتبر من أهم دوائر النظام أو المنتج .  

   السبب الثاني : يعتمد كثير من المصممين على مصدر تغذية جاهز(test benches ) أثناء التصميم وذلك يجعلهلم يؤجلون تصميم مصدر التغذية وعند الانتهاء من تصميم جميع الدوائر الفرعية في النظام يكتشفون مشكلة تصميم دائرة التغذية .       
لذلك قبل البدء في تصميم ال power supply هناك عدة أسئلة من وجهات نظر مختلفة يجب على المصمم تحديد إجابتها وذللك لضمان تصميم power supply  مطابق للمواصفات 

1-      من وجهة نظر التسويق (market department  )

ü      ما هو نوع مصدر التغذية التى سيعتمد عليها النظام (هل سيعتمد على جهد متناوب AC أو سيعتمد على جهد مستمر DC ).

ü      ما هي درجة الأمان المطلوب تحقيقها في مصدر التغذية لكي يقاوم تأثير الموجات الكهرومغناطيسية والموجات الراديوية لأن ذلك لن يؤثر فقط على التصميم الكهربي Electrical design  لمصدر التغذية بل سيؤثر أيضا على التصميم المادي  لمصدر التغذية من حيث التصميم أو ما يعرف ب physical design .

ü      هل power supply  قابل للصيانة وما هي فلسفة الصيانة لأن ذلك سيحدد التصميم المادي لمصدر التغذية the physical design for the power system  .

ü      تحديد نوع البيئة التي سيعمل بها النظام من حيث

·         مدى درجات الحرارة المحيطة temperature range

·         مستوى الموجات الراديوية المحيطة the ambient RF level

·         مقاومة الصدمات والاهتزازات vibration and shocks  

2-      من وجهة نظر المصممين (designers department  )

ü      ما هي نوع التكنولوجيا المستخدمة في تصميم مصدر التغذية .

ü      قبل تصميم مصدر التغذية يجب تحديد القيم التالية

·         ما هي أقصى قيمة لتيار الحمل max. current of the load  

·         ما هي أقل قيمة لتيار الحمل min. Current of the load

·         ما هي أقصي قيمة إنحراف في جهد التغذية والتى تسمح للدائرة أن تعمل عندها وتؤدي الوظائف المطلوبة منها بمعنى أخر ما هي قيمة voltage variation  لأن ذلك سيحدد منهجية تصميم مصدر التغذية كما سيحدد أيضا نوع التغذية العكسية feedback  المسئولة عن عملية التعويض في قيم الخرج لكي يتناسب مع ما يتطلبه الحمل .

·         هل سيحتوي النظام على اي من الدوائر التي تتأثر بالضوضاء مثل التحويل من الإشارات التماثلية إلى إشارات رقمية أو العكس (analog to digital converter or digital to analog converter ) لأن ذلك سيتطلب إضافة عناصر تنقية للإشارة في الدائرة الكلية لمصدر التغذية

Need to add filtering circuits in case of noise sensitive circuits

·          ما هي مساحة وشكل مصدر التغذية ضمن تصميم النظام كاملا لأن ذلك سيحدد الشكل النهائي للمنتج .

·         هل يوجد متطلبات خاصة يجب على مصدر التغذية تحقيقها بمعنى أخر هل يحتوي النظام على بعض من الدوائر التي تحتاج  إلى power down interrupts أو power down remote control  .

الإجابة على كل الأسئلة السابقة تجعل المصصم يحدد الخصائص الفعلية المطلوبة لمصدر التغذية مما يؤدي إلى تصميم مصدر تغذية مطابق للمواصفات .

    إختيار نوع التكنولوجيا الملائمة لتصميم مصدر لاتغذية  the selected technology to design the power supply

       قبل اختيار نوع التكنولوجيا التى ستستخدم في تصميم مصدر التغذية يجب الأخذ في الإعتبار العوامل التالية

ü      تكلفة التصميم المتاحة (حيث أن المكونات المستخدمة في تصميم كل نوع ستؤثر على التكلفة الكلية للمنتج )

ü      وزن مصدر التغذية والمسافة المتاحة بين مكوناته (لأن ذلك سيحدد الوزن الكلي للمنتج النهائي )

ü      كمية الحرارة الناتجة عن عمل مصدر التغذية لأن بعض المكونات تتأثر بالحرارة الداخلية للمنتج أو ما يطلق عليه internal heating  

ü      نسبة تفاوت الضجيج الناتج عن الأحمال noise tolerance of the loads  

ü      نوع مصدر الدخل لدائرة التغذية the type of the input power source  هل هو جهد متناوب أو جهد مستمر

ü      عمر البطارية المطلوب إذا كان المنتج من المنتجات المتنقلة portable devices  

ü      عدد جهود الخرج المطلوبة (هل المطلوب من مصدر التغذية جهد خرج واحد أو أكتر )

ü      الوقت المتاح للتصميم قبل طرح المنتج النهائي للسوق .  

لمتابعة الجزء الثاني اضغط هنا 

تابعوا مدونة teck4arab عن طريق الإشتراك في القائمة البريدية  لمتابعة الجزء الثاني من الموضوع ويمكننكم الإنضمام لجروب المدونة على الفيس بوك من هنا كما يمكنكم الإشتراك في القناة من هنا