減少服務(wù)器線卡中的電源設(shè)備占用的電路板空間量很重要,因?yàn)檫@些卡空間有限。近年來,開放計(jì)算項(xiàng)目 (OCP) 定義的新服務(wù)器規(guī)范推動(dòng)了可插拔服務(wù)器線卡的新外形。新的 OCP 標(biāo)準(zhǔn)允許服務(wù)器設(shè)計(jì)更加模塊化和靈活。雖然小型、簡(jiǎn)單和模塊化設(shè)計(jì)提供了靈活性優(yōu)勢(shì),但它們對(duì)需要在狹小空間內(nèi)安裝大量功能的電路板設(shè)計(jì)人員提出了挑戰(zhàn)。
物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 中最具技術(shù)性的挑戰(zhàn)之一是您可以將傳感器節(jié)點(diǎn)放置在任何地方。這些傳感器測(cè)量諸如溫度和濕度(在連接的家庭中)、高速公路橋梁的機(jī)械應(yīng)力(實(shí)時(shí)維護(hù)監(jiān)控)或氣體或水的消耗(智能流量計(jì)量)等參數(shù)。跟著物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 的不斷延伸,關(guān)于無線傳感器節(jié)點(diǎn)的需求也在不斷地添加。在IoT網(wǎng)絡(luò)中集成了許多不同的傳感器類型:溫度、濕度、壓力和環(huán)境光,不乏其人。
通常稱為漏電電源或漏電的備用電源是系統(tǒng)中功率損耗的主要來源之一。我們可能認(rèn)為我們的系統(tǒng)已關(guān)閉并且沒有功耗,但實(shí)際上即使打開電源,設(shè)備的一部分仍在運(yùn)行并耗盡寶貴的電力。 隨著 ISO 62310 等標(biāo)準(zhǔn)的引入,在待機(jī)模式下處理電源變得非常困難,該標(biāo)準(zhǔn)定義了嚴(yán)格的測(cè)試程序來測(cè)試電源。這些嚴(yán)格的測(cè)試程序和要求使電器難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。
球?qū)δ茉闯杀旧蠞q、環(huán)保和能源可持續(xù)性的關(guān)注正在推動(dòng)歐盟、美國(guó)加州等地的相關(guān)機(jī)構(gòu)相繼推出降低電子設(shè)備能耗的規(guī)范。交流輸入電源,不論是獨(dú)立式的還是集成在電子設(shè)備中的,都會(huì)造成一定的能源浪費(fèi)。首先,電源的效率不可能是100% 的,部分能量在電源大負(fù)載工作時(shí)被浪費(fèi)掉。其次,當(dāng)負(fù)載未被使用時(shí),連接交流線的電源會(huì)以待機(jī)功耗的形式消耗能量。
在智能電表和電機(jī)驅(qū)動(dòng)等應(yīng)用中,電源必須將高輸入電壓轉(zhuǎn)換為微控制器或 IGBT 驅(qū)動(dòng)器的低直流電壓。例如,440V AC或 480V AC是全球常見的三相交流電壓,智能電表一般需要接入。在電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中,我們可能會(huì)遇到更高的電壓。
單電源轉(zhuǎn)換器正在成為任何板上必不可少的設(shè)備,用于連接在不同電壓水平下工作的兩個(gè)系統(tǒng)。轉(zhuǎn)換解決方案的輸入閾值 (V il , V ih ) 應(yīng)在驅(qū)動(dòng)器的輸出電平 (V ol , Voh) 范圍內(nèi),同樣,解決方案的輸出 (V ol , V oh ) 應(yīng)在接收器的有效輸入閾值范圍內(nèi)(V i , V ih )。
近年來,移動(dòng)設(shè)備、可穿戴式設(shè)備、IoT設(shè)備等電池驅(qū)動(dòng)的電子設(shè)備已經(jīng)無所不在。為了提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)靈活度并滿足確保配置新功能所用空間的小型化要求,就要求這些產(chǎn)品上搭載的元器件的功耗要降低到極限,以實(shí)現(xiàn)小型化并延長(zhǎng)電池使用壽命。 而要延長(zhǎng)電池驅(qū)動(dòng)的續(xù)航時(shí)間,存在著削減設(shè)備功耗和電池能量是否能夠完全用盡的課題。設(shè)備的各種構(gòu)成元器件均在采用各種方法努力削減功耗,對(duì)于直接轉(zhuǎn)換電池能量并供給其他元器件的電源來說,努力進(jìn)一步降低其功耗是非常重要的。
如今,大多數(shù)集群都是數(shù)字化的,LCD 和 LED 用于背光(圖 3)。事實(shí)上,如果你只有一個(gè) 3.5 英寸的顯示器,這被認(rèn)為是低端的。趨勢(shì)正在向 7 英寸發(fā)展,而 12 英寸是那些能夠負(fù)擔(dān)得起高端車輛運(yùn)輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然,我們可以通過操縱方向盤上的按鈕輕松控制顯示屏。我們可以直接從儀表板查看我們的汽車發(fā)生的一切,從我們正在聽的歌曲(包括專輯封面)到車輛診斷,再到周圍區(qū)域的 3-D 表示。
變速和工業(yè)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)工程師需要了解電磁兼容性 (EMC) 抗擾度和電磁干擾 (EMI) 以及隔離安全要求。你知道你的要求嗎?每個(gè)終端設(shè)備設(shè)計(jì)都必須滿足自己的標(biāo)準(zhǔn),以確保產(chǎn)品在所需的終端設(shè)備類別和環(huán)境中合規(guī)且安全使用。
自 2002 年以來,TI 電源管理產(chǎn)品文件夾中的 WEBENCH? Designer 面板在幫助系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員一鍵啟動(dòng) WEBENCH Power Designer 方面發(fā)揮了重要作用,從而根據(jù)我們的要求創(chuàng)建優(yōu)化的設(shè)計(jì)。 2010 年,新面板具有 WEBENCH 優(yōu)化器旋鈕,可根據(jù)面板中的默認(rèn)條件預(yù)覽五個(gè)優(yōu)化的解決方案。今年,新的 WEBENCH 設(shè)計(jì)面板在支持 WEBENCH 的電壓調(diào)節(jié)器產(chǎn)品文件夾中提供了完整 WEBENCH 設(shè)計(jì)的完整預(yù)覽。
我們都知道,我們生活中的新技術(shù)帶來了巨大的機(jī)遇和可能性,但也帶來了新的挑戰(zhàn)。例如,智能手機(jī)和平板電腦讓我們可以 24/7 全天候訪問我們周圍的世界,但也產(chǎn)生了如此依賴,以至于我們可能無法放下它們。 同樣,芯片級(jí)技術(shù)的進(jìn)步有助于創(chuàng)造無限機(jī)遇,但也帶來挑戰(zhàn)。隨著新的、更小的工藝節(jié)點(diǎn)和更低的核心電壓軌,我們看到了更高集成度和更高效率的好處。同時(shí),由于邊角分布和工藝變化,它也帶來了硅性能變化的挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對(duì)這些硅工藝變化,供應(yīng)商正在指定具有更嚴(yán)格公差的電源軌(見表 1)。
好幾年前,當(dāng)我為液晶電視設(shè)計(jì)我的第一個(gè) AC/DC 電源時(shí),我添加了許多額外的保護(hù)電路,以確保電源符合安全和節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)等規(guī)定。圖 1 顯示了 那些年前 LCD TV 電源的簡(jiǎn)化框圖。 我應(yīng)用了一個(gè)泄放電阻,以確保電磁干擾濾波器中的 x 電容器在一定時(shí)間內(nèi)放電到對(duì)人體安全的電壓水平,并符合 EN60950 安全標(biāo)準(zhǔn)。在待機(jī)模式下,我應(yīng)用了額外的輔助電源以滿足能源之星的要求。電源還需要外部輸入欠壓保護(hù) (UVP) 和 DC/DC 開/關(guān)遲滯電路,以確保在 AC 開/關(guān)循環(huán)和其他關(guān)鍵測(cè)試期間的生存。
有效隔離是一種在允許信息和電力傳輸發(fā)生的同時(shí),最大限度地減少兩個(gè)電路之間流動(dòng)的直流和不受控制的瞬態(tài)電流的方法。實(shí)現(xiàn)隔離的集成電路 (IC) 稱為隔離器。
我們是否因系統(tǒng)上出現(xiàn)意外的電壓尖峰或電流浪涌而擔(dān)心系統(tǒng)安全?電流浪涌和電壓尖峰可能是由系統(tǒng)上運(yùn)行的軟件引起的。來自軟件的意外命令會(huì)使系統(tǒng)陷入無限循環(huán),從而導(dǎo)致電源軌上出現(xiàn)電流浪涌或電壓尖峰,并可能損壞設(shè)備。
我使用的大多數(shù)集成電路都對(duì)靜電放電 (ESD) 敏感。盡管我們的工程師非常小心,但要完全消除靜電幾乎是不可能的。半導(dǎo)體制造商增加了芯片保護(hù),以使他們的設(shè)備更能抵抗雜散電場(chǎng)和電流,但他們的數(shù)據(jù)表沒有明確說明保護(hù)措施的確切性質(zhì)。因此,在這篇文章中,我將介紹一些用于 ESD 保護(hù)的更常用方法,以及這些方法對(duì)電路施加的限制。我將以全差分放大器(FDA) 為例。運(yùn)算放大器將使用相同的 ESD 結(jié)構(gòu),但它們只有一個(gè)輸出引腳。