Các tính năng của việc sử dụng các tụ điện oxit trong các mạch điện của bộ vi xử lý. Đề án, mô tả

Thư viện kỹ thuật miễn phí

ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN
Thư viện miễn phí / Sơ đồ của các thiết bị vô tuyến-điện tử và điện

Đặc điểm của việc sử dụng tụ điện oxit trong mạch nguồn vi xử lý

Thư viện kỹ thuật miễn phí

Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Máy tính

Bình luận bài viết

Để tăng độ tin cậy khi vận hành máy tính, các bộ phận có nhiệt độ cao (bộ xử lý, chipset, bóng bán dẫn nguồn) được trang bị tản nhiệt và quạt bổ sung được lắp đặt trong bộ phận hệ thống và trên ổ cứng. Nhưng hóa ra các bộ phận tạo ra nhiên liệu cũng chính là tụ điện oxit của bộ lọc điện của các bộ phận này. Tại sao điều này xảy ra và những gì cần phải làm để ngăn chúng nóng lên được mô tả trong bài viết.

Trong bộ vi xử lý, hàng triệu bóng bán dẫn của các nút kỹ thuật số được kết nối với bus nguồn, hoạt động theo thuật toán do chương trình chỉ định, với tổng công suất tiêu thụ lên tới vài chục watt. Theo phép tính gần đúng đầu tiên, các kết nối của chúng với bus nguồn là ngẫu nhiên, vì vậy trong tương lai, để đơn giản hóa việc trình bày, chúng tôi sẽ gọi chúng là nhiễu [1].

Khoảng thời gian phía trước của sự thay đổi trạng thái của các phím trong bộ vi xử lý không vượt quá 10-8 giây, do đó, bằng cách giảm một chút độ rộng của phổ nhiễu (dòng điện) được tạo ra, chúng ta có thể xác định giới hạn trên frp của nó là hơn 100 MHz (frp > 1/τph [2]) và tần số băng thông - từ 0 đến hơn 100 MHz. 90% năng lượng tiếng ồn được tạo ra tập trung ở phạm vi này. Xem xét tính chất ngẫu nhiên (giống như tiếng ồn) của các quy trình, phạm vi này thực sự còn rộng hơn.

Do đó, bộ vi xử lý là tải phức tạp cho nguồn điện và tạo ra dòng điện có thành phần quang phổ rộng (hàng trăm megahertz) và công suất cao (lên tới 5...20 W) trong mạch điện. Dòng điện tối đa được tạo ra khi tải bộ vi xử lý 100%.

Ví dụ: chúng ta hãy xem xét sơ đồ mạch nguồn lõi bộ vi xử lý (Hình 1) trong bo mạch chủ BE6-II của Abit (nó được công bố là bo mạch dành cho việc ép xung bộ xử lý).

Đặc điểm của việc sử dụng tụ điện oxit trong mạch nguồn vi xử lý

Điện áp nguồn 2,05 V được cung cấp cho các chân nguồn của bộ xử lý thông qua cuộn cảm L1 và bộ lọc gồm ba tụ điện oxit C1-C3 có công suất 1500 μF. Điện dung thiết kế Cm có độ tự cảm thấp và do đó loại bỏ tốt các thành phần công suất tần số cao (hơn 100 MHz) của nhiễu được tạo ra.

Tụ điện oxit gel chất lượng cao có nhiệt độ hoạt động tối đa +1 °C, có khả năng tiêu tán công suất 3...105 W, được sử dụng là C0,5-C5. Có lẽ điều này khiến nhà sản xuất không chú ý đến chế độ hoạt động của mình.

Các phép đo cho thấy rằng trong quá trình hoạt động lâu dài của một máy tính có lắp hai quạt thùng máy (trong nguồn điện và một quạt bổ sung), bộ xử lý Celeron với quạt Golden Orb và card màn hình có quạt, sự nóng lên của vỏ máy của các tụ điện được đề cập đạt tới +60...80 ° C. Ở nhiệt độ bên ngoài cao, hai trong số ba tụ lọc liên tiếp bị hỏng: đầu tiên, vỏ của một trong số chúng bị phá hủy về mặt cơ học, sau đó máy tính bắt đầu “đóng băng” định kỳ trong quá trình hoạt động, sau đó điều tương tự cũng xảy ra với tụ điện thứ hai và tụ điện thứ hai. hệ thống bắt đầu bị lỗi ở giai đoạn xử lý BIOS. Nguyên nhân dẫn đến tình trạng “đóng băng” là do sự xuất hiện trong mạch cấp nguồn của các xung điện áp tương xứng với biên độ của các xung tín hiệu điều khiển. Những xung điện này xâm nhập vào mạch điều khiển hoặc mạch dữ liệu và làm ảnh hưởng đến hoạt động của bộ xử lý cũng như tính toàn vẹn của dữ liệu.

Dựa vào nhiệt độ của vỏ tụ điện oxit, chúng ta có thể kết luận rằng chúng tiêu tán công suất khoảng 3...5 W. Nguyên nhân gây nóng là gì? Như đã biết, độ nóng của tụ điện oxit được xác định bởi công suất giải phóng trong thể tích của nó, tức là tổn thất trong các phần tử điện môi và kim loại. Tổn hao được mô tả bằng tiếp tuyến của góc tổn hao: tan δс = Рп/Р = (Рм + Рд)/Р = tan δМ + tan δД, trong đó Рп - tổn hao công suất; Рм - tổn thất điện năng trong kim loại; Рд - tổn thất điện năng trong chất điện môi; tan δM và tan δD lần lượt là tiếp tuyến tổn thất của kim loại và chất điện môi. Giá trị điển hình của tg δС của tụ điện oxit là (1000...2000)-10-4 ở tần số 50 Hz. Với các giá trị này, từ 10 đến 20% công suất của dòng điện tần số thấp sẽ chuyển thành nhiệt và do phổ của dòng điện (điện áp) được lọc mở rộng đến hàng chục megahertz và tan δС tăng khi tần số tăng dần (tan δМ = Rп2πfС) , hơn 80% chuyển thành năng lượng nhiễu nhiệt do bộ xử lý tạo ra và được lọc bởi các mạch điện.

Làm thế nào để tăng nhiệt độ ảnh hưởng đến hoạt động của một tụ điện oxit?

Điện trở cách điện khi nhiệt độ tăng 10 ° C giảm 1,26...2 lần và khi nhiệt độ tăng lên mức tối đa +105 ° C - 7...350 lần (giá trị tối thiểu tương ứng với điện môi vô cơ, và tối đa đến hữu cơ). Độ bền điện của tụ giảm đi ba lần khi tần số của điện áp đặt vào tăng gấp 10 lần (ở mức tổn thất điện năng định mức) [3].

Tất cả những điều trên cho thấy rằng việc sử dụng tụ điện oxit trong mạch điện bộ xử lý mà không thực hiện các biện pháp đặc biệt là không thể chấp nhận được. Việc không tuân thủ điều kiện này dẫn đến giảm độ tin cậy của bo mạch chủ và có thể gây ra lỗi ngay cả trong phạm vi nhiệt độ hoạt động.

Một giải pháp đơn giản tự đề xuất: để ngăn chặn sự xâm nhập của các thành phần tần số cao (lên đến hàng chục megahertz) vào tụ điện oxit, hãy lắp đặt một tụ gốm khung mở có công suất 0,033 μF gần các đầu cực của bộ xử lý và , như một rào cản đối với các thành phần tần số thấp (lên đến hàng trăm kilohertz), bao gồm một tụ gốm có công suất 3,3 ...4,7 µF. Do tg δС của tụ điện như vậy nhỏ nên năng lượng rẽ nhánh không chuyển thành nhiệt. Tổng công suất phản kháng của các tụ điện này là 30 VAr.

Sơ đồ sửa đổi của mạch điện lõi bộ vi xử lý được hiển thị trong hình. 2.

Đặc điểm của việc sử dụng tụ điện oxit trong mạch nguồn vi xử lý

Việc sửa đổi được thực hiện trên bo mạch này, dẫn đến nhiệt độ của vỏ tụ oxit giảm xuống +20...30°C. Bo mạch đã vượt qua thành công các cuộc thử nghiệm vào mùa hè nóng bức năm 2002 ở nhiệt độ phòng +40...50 °C. Ngoài ra, mức độ nhiễu do máy tính phát ra cũng giảm đi.

Nên thực hiện các sửa đổi tương tự đối với bo mạch chủ của máy tính được sử dụng làm máy chủ, các máy tính khác hoạt động ở mức tải 100% (ví dụ: trong hệ thống máy tính phân tán), cũng như thẻ video, tức là tất cả các nút trong đó bộ xử lý hoạt động ở mức tải tối đa . Nó cũng hữu ích trong các máy tính không được sử dụng nhiều: giảm 10...25 W sinh nhiệt trong bộ phận hệ thống sẽ có tác động có lợi đến độ tin cậy của hệ thống.

Văn chương

Ott Henry W. Kỹ thuật giảm tiếng ồn trong hệ thống điện tử. - John Wiley & Sons, NY 1976.
Gonorovsky I. S. Mạch và tín hiệu kỹ thuật vô tuyến. 4.1. - M.: Đài phát thanh Liên Xô, 1967.
Dulin V. Zh., Zhuk M. S. Cẩm nang về các bộ phận của thiết bị vô tuyến điện tử. - M.: Năng lượng, 1977.

Tác giả: A.Sorokin, Raduzhny, Vùng Vladimir

Xem các bài viết khác razdela Máy tính.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Máy tỉa hoa trong vườn 02.05.2024

Trong nền nông nghiệp hiện đại, tiến bộ công nghệ đang phát triển nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình chăm sóc cây trồng. Máy tỉa thưa hoa Florix cải tiến đã được giới thiệu tại Ý, được thiết kế để tối ưu hóa giai đoạn thu hoạch. Công cụ này được trang bị cánh tay di động, cho phép nó dễ dàng thích ứng với nhu cầu của khu vườn. Người vận hành có thể điều chỉnh tốc độ của các dây mỏng bằng cách điều khiển chúng từ cabin máy kéo bằng cần điều khiển. Cách tiếp cận này làm tăng đáng kể hiệu quả của quá trình tỉa thưa hoa, mang lại khả năng điều chỉnh riêng cho từng điều kiện cụ thể của khu vườn, cũng như sự đa dạng và loại trái cây được trồng trong đó. Sau hai năm thử nghiệm máy Florix trên nhiều loại trái cây khác nhau, kết quả rất đáng khích lệ. Những nông dân như Filiberto Montanari, người đã sử dụng máy Florix trong vài năm, đã báo cáo rằng thời gian và công sức cần thiết để tỉa hoa đã giảm đáng kể. ... >>

Kính hiển vi hồng ngoại tiên tiến 02.05.2024

Kính hiển vi đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu khoa học, cho phép các nhà khoa học đi sâu vào các cấu trúc và quá trình mà mắt thường không nhìn thấy được. Tuy nhiên, các phương pháp kính hiển vi khác nhau đều có những hạn chế, trong đó có hạn chế về độ phân giải khi sử dụng dải hồng ngoại. Nhưng những thành tựu mới nhất của các nhà nghiên cứu Nhật Bản tại Đại học Tokyo đã mở ra những triển vọng mới cho việc nghiên cứu thế giới vi mô. Các nhà khoa học từ Đại học Tokyo vừa công bố một loại kính hiển vi mới sẽ cách mạng hóa khả năng của kính hiển vi hồng ngoại. Thiết bị tiên tiến này cho phép bạn nhìn thấy cấu trúc bên trong của vi khuẩn sống với độ rõ nét đáng kinh ngạc ở quy mô nanomet. Thông thường, kính hiển vi hồng ngoại trung bị hạn chế bởi độ phân giải thấp, nhưng sự phát triển mới nhất của các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã khắc phục được những hạn chế này. Theo các nhà khoa học, kính hiển vi được phát triển cho phép tạo ra hình ảnh có độ phân giải lên tới 120 nanomet, cao gấp 30 lần độ phân giải của kính hiển vi truyền thống. ... >>

Bẫy không khí cho côn trùng 01.05.2024

Nông nghiệp là một trong những lĩnh vực quan trọng của nền kinh tế và kiểm soát dịch hại là một phần không thể thiếu trong quá trình này. Một nhóm các nhà khoa học từ Viện nghiên cứu khoai tây trung tâm-Hội đồng nghiên cứu nông nghiệp Ấn Độ (ICAR-CPRI), Shimla, đã đưa ra một giải pháp sáng tạo cho vấn đề này - bẫy không khí côn trùng chạy bằng năng lượng gió. Thiết bị này giải quyết những thiếu sót của các phương pháp kiểm soát sinh vật gây hại truyền thống bằng cách cung cấp dữ liệu về số lượng côn trùng theo thời gian thực. Bẫy được cung cấp năng lượng hoàn toàn bằng năng lượng gió, khiến nó trở thành một giải pháp thân thiện với môi trường và không cần điện. Thiết kế độc đáo của nó cho phép giám sát cả côn trùng có hại và có ích, cung cấp cái nhìn tổng quan đầy đủ về quần thể ở bất kỳ khu vực nông nghiệp nào. Kapil cho biết: “Bằng cách đánh giá các loài gây hại mục tiêu vào đúng thời điểm, chúng tôi có thể thực hiện các biện pháp cần thiết để kiểm soát cả sâu bệnh và dịch bệnh”. ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ

Vật liệu mũ bảo hiểm có vỏ nặng 11.06.2017

Vỏ nhuyễn thể là loại vỏ cực kỳ bền, cho phép động vật chống chọi với những "cú đánh" của thủy triều và bão, cũng như chống đỡ những kẻ săn mồi. Các nhà nghiên cứu từ Viện Công nghệ Massachusetts đã quyết định nghiên cứu chi tiết hơn cấu trúc vỏ của động vật thân mềm, và kết quả là họ đã tạo ra một loại vật liệu siêu bền có thể được sử dụng trong công nghiệp trong tương lai.

Một nhóm các nhà nghiên cứu đã phát triển công nghệ in 3D cho phép họ bắt chước cấu trúc của một lớp vỏ để có thể nghiên cứu kỹ hơn trong phòng thí nghiệm. Họ lấy vỏ của các loài nhuyễn thể thuộc họ strombid làm cơ sở. Hóa ra chúng có cấu trúc ba cấp phức tạp với ma trận ngoằn ngoèo. Do đó, ngay cả khi một vết nứt nhỏ hình thành trên vỏ của động vật thân mềm, nó sẽ không phát triển, vì nó phải "đi qua mê cung" nhiều lớp.

Để hiểu rõ hơn về sự hình thành các vết nứt trên vỏ, các nhà nghiên cứu đã in 3D các mẫu giống với vỏ của động vật thân mềm về cấu trúc và tiến hành một loạt thử nghiệm.

Kết quả thu được trong các cuộc thử nghiệm cho thấy cấu trúc của lớp vỏ ngăn ngừa vết nứt tốt hơn 85% so với hầu hết các vật liệu bền nhất, chẳng hạn như vật liệu làm bằng sợi composite.

Các nhà nghiên cứu tin rằng công nghệ của họ có thể được sử dụng để sản xuất mũ bảo hiểm, quần áo bảo hộ và thậm chí là đồ tự vệ.

Tin tức thú vị khác:

▪ Thẻ Plastc

▪ Răng nhân tạo tiêu diệt vi khuẩn

▪ Bộ nhớ flash nhanh Samsung eUFS 3.1 512GB

▪ Tôm hùm đã giúp bê tông cứng hơn

▪ Camera giám sát tại nhà HD D-Link DCS-8200LH

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần của trang web Thư mục điện tử. Lựa chọn bài viết

▪ bài viết về động cơ diesel. Lịch sử phát minh và sản xuất

▪ bài viết Guillotin được kết nối với máy chém như thế nào? đáp án chi tiết

▪ bài báo Tansy balsamic. Truyền thuyết, canh tác, phương pháp áp dụng

▪ Bài viết GIR để điều chỉnh ăng-ten dây. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

▪ bài viết Quả bóng bay không bị bút chì xuyên thủng. bí mật tập trung

Để lại bình luận của bạn về bài viết này:

Tất cả các ngôn ngữ của trang này

Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web