标签: pxi开关板卡

本文提及了PXI开关模块在使用过程中产生热损耗/功耗的几点原因和一些解决办法。 前言 关于本篇文章所讨论的 PXI 模块功率理论适用任何 PXI 机箱供应商与 Pickering 的 LXI Modular Chassis (60-102/3/4) 。 PXI 标准规定机箱在使用了冷却降温手段后能够为每槽位提供 25W 的功率，要求冷却降温系统的气流从 PXI 模块底部流入顶部流出。 PXI 标准还要求 PXI 机箱能够为任意外设槽提供 6A 、 +5V 的开关操作常用功率 。 对于大电流与一些高密度开关应用，功率限制将会影响可闭合继电器的数量或模块允许的最大功率损耗。 每槽位 25W 功率限制是平均值，在时变条件下可超过此值，但是时长不应该超过 热时间常数 （通常测量为 2 分钟到 30 分钟时间，取决于结构），也就是说不能够长时间超过平均值 25W 。功率限制是平均值，但是若需大电流的槽位过多可能会导致机箱停机。 PXI 标准规定机箱可为外设槽时提供 大于 2A 的平均电流 @+5V 。 PXI 标准要求 PXI 供应商提供电源电流信息。 Pickering 在数据手册中提供了所有 PXI 模块的电源电流信息， PXI 机箱的数据手册中还提供了机箱电源供电能力信息。 Pickering 还在操作手册中为一些特殊情况中如何限制模块超过标准规定的热时间常数提供指导建议，例如 40-139 。在大多数情况下，用户不需要以超热时间常数的状态使用开关系统。 本文档用于在热管理与功率管理方面提供指导建议。 PXI 开关模块的功耗 理论上， PXI 开关模块的功耗源主要是三个方面： 静态负载功率 由模块的基础结构构成，包括 PCI 接口与继电器驱动。 PCI 接口负载一般很小；但是对于大的开关系统（例如 BRIC ），继电器驱动会消耗大量电流。 PCI 接口与继电器驱动会降低电流，无论机箱电源电压是 5V 还是 3.3V 。 继电器线圈电流 继电器的导通需要为线圈提供电流，随着闭合的继电器数量的增加，继电器线圈的功耗与模块的电流负载都会增加。 舌簧继电器 的线圈功耗比较低，典型值为 10mA ，然而 EMR 却很大。通常是 EMR 导致模块功率损耗增加与机箱电源供电能力下降的原因。 开关路径损耗 用户常常 忽视这个因素，但是开关路径损耗是引起模块过热甚至高温的主要原因。例如，一组 SPST 开关的通路路径额定电流为 2A ，路径电阻为 0.15 Ω ，那么每条路径的的功耗为 600mW 。高温会增加模块中镀铜电阻的阻值（每个 C form 电阻阻值会增加 0.039% ），阻值变大的电阻会以同倍数增加功耗。在一个模块中， 160 针的连接器可以支持 80 个 SPST 开关，不建议将所有开关路径进行闭合并激励 2A 电流，因为开关路径总功耗会高达 48W 。 大多数情况下，认为模块的静态负载是常数并且值相对偏小以简化热损耗的计算，所以在一些系统中静态负载不总是关键因素，例如在大规模矩阵模块中，当闭合的开关数量远远少于断开的开关数量时。继电器线圈负载可以根据供应商参数表中的线圈功率数据进行估算。 信号 功率损耗 / 开关路径功耗可以根据每条路径的电阻与电流值进行计算。因为不同路径的电阻与电流值不同，所以需要简化计算。通常，开关路径承载 额定电流的 33% 以上时，信号功率才会有明显损耗（开关路径损耗正比路径电流的平方，所以路经承载 33% 的电流，开关路径功耗大约为信号功率的十分之一） 简化计算后的数据表如下： PXI Power Calculation 。提供了一种估算模块功耗的方法。根据静态功率、继电器线圈功率、开关路径阻抗计算功耗后列表与画图，绿色方框内功耗小于 25W 。 12V 继电器 一些模块使用的继电器的线圈驱动电压为 12V ，例如汽车继电器或微波继电器。机箱的电源供电能力一般被限制在 +5V 以下，所以机箱电源如何为 12V 继电器提供足够的供电 电流 成为了一个疑点。微波继电器一般体积大，占用多个槽位，所以尽管它们会拉低机箱电源供电电流，但是一般不会出现机箱电源供电不足的问题。对于汽车继电器也有类似的情况，汽车继电器密度不是很高，一般不会出现机箱电源供电不足的情况。 可变速风扇 一些机箱中安装有可变速风扇，并且风扇可以设置为自动调速。对于一些比较关注风扇噪声的应用自动调速功能是个不错的选择，例如办公室环境。 当机箱内 负载热损耗 很低时，自动调速功能会将风扇调至低速模式。然而，当机箱内负载热损耗变化幅度较大或机箱内负载变化较大时，自动调速功能也会引起一些问题，下是导致问题的两个原因： 当机箱内有一个或两个产热量比较大的模块时，会导致机箱内局部温度过高，但是很可能不会触发风扇转换为高速运转模式，所以高热模块和机箱内的其他模块可能会因处于过热环境导致故障。 若机箱内有负载热损耗随时间大幅度变化的模块，可能会导致模块急速过热而机箱温度却变化缓慢，导致机箱风扇调速功能反应延时。 对与需要支持高热损耗模块的机箱，建议手动设置风扇而不是依赖自动调速功能。