0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評(píng)論與回復(fù)
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學(xué)習(xí)在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會(huì)員中心
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認(rèn)識(shí)你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

電源管理——不僅僅是設(shè)計(jì)一個(gè)電源

454398 ? 來(lái)源:alpha007 ? 作者:alpha007 ? 2022-12-27 15:48 ? 次閱讀

無(wú)論電子工程師正在設(shè)計(jì)什么類型的產(chǎn)品電源管理已成為他們面臨最緊迫的一個(gè)挑戰(zhàn),從設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車的單個(gè)電池組以便實(shí)現(xiàn)最大里程數(shù),再到最小的電池供電 IoT 傳感器,通過(guò)延長(zhǎng)電池壽命來(lái)維持工廠的運(yùn)營(yíng)效率,這些都至關(guān)重要。電源不再僅僅是必須設(shè)計(jì)的一組靜態(tài)電源軌,如今的電源架構(gòu)師必須適應(yīng)快速變化的負(fù)載條件,提供無(wú)瞬態(tài)的電源軌以達(dá)到嚴(yán)格的公差,并將所有設(shè)備都盡力納入到一個(gè)空間越來(lái)越受限制的外殼中。在本技術(shù)文章中,我們將重點(diǎn)介紹電源架構(gòu)師面臨的一些重要挑戰(zhàn),重點(diǎn)是管理轉(zhuǎn)換器噪聲、生產(chǎn)和認(rèn)證挑戰(zhàn),以及進(jìn)一步縮小 PCB 尺寸的需求。

引言

電源架構(gòu)師的作用在不斷變化。如今,有各種各樣的電源需求需要應(yīng)對(duì),不僅要考慮廣泛的可用能源,例如太陽(yáng)能、能量收集技術(shù)、電池、以太網(wǎng)供電、電感性電源、線路供電等,而且要考慮每個(gè)電源軌的規(guī)格。日益復(fù)雜的半導(dǎo)體創(chuàng)新創(chuàng)造了同樣多種多樣的功率預(yù)算需求,從能量收集型超低功率無(wú)線 SoC 器件到針對(duì)計(jì)算密集型 FPGA 和推理處理器的大電流、排序多電源軌。

應(yīng)對(duì)瞬態(tài)和 EMI

瞬態(tài)可以通過(guò)多種來(lái)源出現(xiàn)在電源軌上。高 dv/dt 開關(guān)(例如在工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中使用的方法)是造成較大瞬態(tài)的通常原因。如果不經(jīng)由被動(dòng)元件構(gòu)成的濾波器抑制,這些瞬態(tài)可能會(huì)對(duì)開關(guān)晶體管及其相關(guān)的驅(qū)動(dòng)器和電路造成永久性損害。許多電源使用諸如降壓(buck)、升壓(boost)或升降壓(buck-boost)之類的開關(guān)拓?fù)浼軜?gòu),將輸入電源轉(zhuǎn)換為所需的輸出電壓。盡管這種電源轉(zhuǎn)換方法很流行、高效且經(jīng)過(guò)充分驗(yàn)證,但開關(guān)過(guò)程本身會(huì)產(chǎn)生電磁干擾(EMI),并會(huì)感應(yīng)到電源軌上輻射出去??梢圆捎脗鹘y(tǒng)的濾波技術(shù)來(lái)處理電源軌上的開關(guān)瞬態(tài),但是,正如我們即將討論的那樣,對(duì)于某些敏感的監(jiān)控應(yīng)用,瞬態(tài)仍然會(huì)干擾電路的正常運(yùn)行。輻射噪聲會(huì)帶來(lái)更高的電路設(shè)計(jì)復(fù)雜性和潛在的額外成本。例如,可能需要對(duì)轉(zhuǎn)換器電路周圍進(jìn)行金屬或金屬箔屏蔽,從而需要額外的生產(chǎn)工藝,并使組件成本升高。許多開關(guān)穩(wěn)壓器 IC 具有 1.5~1.8MHz 的固定開關(guān)頻率,這是 AM 廣播無(wú)線電頻段的頂部,在汽車信息娛樂(lè)系統(tǒng)接收器等某些應(yīng)用場(chǎng)景下,可能會(huì)帶來(lái)一些麻煩。而另一種方法則是選擇不太可能引起問(wèn)題的器件開關(guān)頻率。

這樣的一個(gè)例子是 . 德州儀器TI)TPS6281x-Q1.。該款符合 AEC-Q100 標(biāo)準(zhǔn)的汽車級(jí)器件默認(rèn)開關(guān)頻率為 2.25MHz,通過(guò)使用一個(gè)電阻器可以在 1.8~4.0MHz 范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。它還可以從外部時(shí)鐘獲得開關(guān)頻率,并且可選地使用擴(kuò)頻方法工作,轉(zhuǎn)換器頻率能夠在標(biāo)稱開關(guān)頻率之上高達(dá) 288kHz 的范圍內(nèi)隨機(jī)變化。

即使采用了最佳的濾波技術(shù),但是來(lái)自開關(guān)轉(zhuǎn)換器哪怕最小的干擾仍然會(huì)影響敏感的測(cè)量結(jié)果,例如在患者生命體征監(jiān)護(hù)儀,或者用于測(cè)試測(cè)量目的的應(yīng)用都是這樣。適用于此類應(yīng)用的一個(gè)很好器件是德州儀器 TPS62840,這是一款 1.8~6.5V,750 mA 降壓轉(zhuǎn)換器。該器件具有 60nA 的極低靜態(tài)電流,可通過(guò)使用 STOP 引腳暫時(shí)停止轉(zhuǎn)換器以消除任何開關(guān)噪聲。轉(zhuǎn)換器輸出端的保持電容器用于為具體應(yīng)用供電,因而它能夠繼續(xù)工作而不受任何噪聲的影響。該技術(shù)不僅可用于實(shí)現(xiàn)靈敏的測(cè)量功能,而且可以在無(wú)線鏈路條件為邊際(marginal)時(shí)改善信噪比。

縮小設(shè)計(jì)體積

能夠容納電子產(chǎn)品系統(tǒng)的可用空間正在不斷縮小,無(wú)論對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備,還是小巧的消費(fèi)類電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō),情況都是如此。工廠車間的占地面積非常寶貴,通常用于特定生產(chǎn)任務(wù)的所有控制設(shè)備都需要被壓縮到單個(gè)控制柜中。許多電源設(shè)計(jì)師和工程團(tuán)隊(duì)都在考慮使用基于模塊的方法來(lái)配置電源。電子行業(yè)對(duì)于分立器件方案與模塊化方案并不陌生,當(dāng)然電源管理也不例外。除了實(shí)現(xiàn)更高程度的功能集成外,模塊還具有縮短產(chǎn)品上市時(shí)間的優(yōu)勢(shì),并消除了工程團(tuán)隊(duì)內(nèi)部對(duì)越來(lái)越專業(yè)電源設(shè)計(jì)人員的需求以及所帶來(lái)的障礙。例如,DC-DC 轉(zhuǎn)換器長(zhǎng)期以來(lái)一直是符合業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)尺寸的密集封裝器件,電源模塊設(shè)計(jì)工程師不僅擅長(zhǎng)于將開關(guān)控制器 IC 集成到緊湊型模塊中,而且還集成了許多相關(guān)組件,并在組件 BOM 成本和散熱特性等方面都進(jìn)行了優(yōu)化。德州儀器通過(guò)在設(shè)計(jì)中將更大的元件之一(電感器)集成到模塊,從而使這一概念更進(jìn)一步。TPSM82822 模塊的尺寸僅為 2.0 x 2.5 x 1.1 mm,并采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 10 引腳 MicroSIP 封裝格式構(gòu)建,這些同步脈寬調(diào)制(PWM)模式降壓轉(zhuǎn)換器可提供 1A 和 2A 版本,具有省電模式以提高輕載效率,典型靜態(tài)電流可低至 4μA。該模塊可容許 2.4~5.5VDC 的輸入電壓,并提供 0.6~4VDC 的可調(diào)輸出電壓,運(yùn)行效率通常高達(dá) 95%。

審核編輯黃昊宇

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場(chǎng)。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問(wèn)題,請(qǐng)聯(lián)系本站處理。 舉報(bào)投訴
  • 電源
    +關(guān)注

    關(guān)注

    184

    文章

    17805

    瀏覽量

    251032
收藏 人收藏

    評(píng)論

    相關(guān)推薦

    SAE J3400標(biāo)準(zhǔn)助力北美電動(dòng)汽車充電未來(lái)

    專家強(qiáng)調(diào),SAE J3400標(biāo)準(zhǔn)涵蓋的不僅僅是充電連接器,而是整套充電系統(tǒng),而且其中整合了大量行業(yè)最佳實(shí)踐。
    的頭像 發(fā)表于 12-11 16:07 ?207次閱讀

    5v2.4a電源芯片U6513A的主要特性

    市場(chǎng)飽和怎么破局?有在小家電賽道上耕耘已久的小伙伴,這兩年投向了兒童廚具這個(gè)品項(xiàng)上。兒童廚具不僅僅是塑料玩具,而是迷你縮小版的真廚具,是真的能把食物做熟,同時(shí)滿足了小朋友、大朋友的獵奇心理。兒童廚具
    的頭像 發(fā)表于 12-02 15:32 ?234次閱讀

    X-CUBE-MATTER:不僅僅是個(gè)簡(jiǎn)單的軟件包,更是解決當(dāng)前挑戰(zhàn)的解決方案

    包可以幫助處理協(xié)議中更復(fù)雜的方面和復(fù)雜的安全實(shí)施。此外,雖然認(rèn)證產(chǎn)品可能需要兩到三個(gè)月的時(shí)間,但使用預(yù)認(rèn)證集群可以大大縮短這時(shí)間。簡(jiǎn)而言之,X-CUBE-MATTER 是 ST 對(duì)新協(xié)議的熱愛(ài)
    的頭像 發(fā)表于 11-27 18:06 ?431次閱讀
    X-CUBE-MATTER:<b class='flag-5'>不僅僅是</b><b class='flag-5'>一</b><b class='flag-5'>個(gè)</b>簡(jiǎn)單的軟件包,更是解決當(dāng)前挑戰(zhàn)的解決方案

    注意!無(wú)線模塊不接天線不僅僅是影響傳輸距離

    無(wú)線模塊的有效通信距離通常依賴于其發(fā)射功率和信號(hào)的傳播能力。在沒(méi)有天線的情況下,信號(hào)無(wú)法正常輻射,這將直接導(dǎo)致通信距離的顯著降低。對(duì)于小功率模塊而言,其原本有限的有效通信距離幾乎會(huì)降為零;而對(duì)于大功率模塊,盡管其理論上可以覆蓋較大的范圍,但在無(wú)天線情況下,其信號(hào)覆蓋能力也會(huì)大打折扣。且數(shù)據(jù)傳輸可能會(huì)出現(xiàn)延遲、丟包等問(wèn)題,嚴(yán)重影響用戶體驗(yàn)。
    的頭像 發(fā)表于 11-14 14:55 ?637次閱讀
    注意!無(wú)線模塊不接天線<b class='flag-5'>不僅僅是</b>影響傳輸距離

    慧明DM16數(shù)字調(diào)音臺(tái)產(chǎn)品概述

    在數(shù)字調(diào)音臺(tái)里面,信號(hào)處理芯片(DSP)是它的心臟。在我們慧明的DM16數(shù)字調(diào)音臺(tái)里,它不僅僅是硬核,還是超級(jí)引擎!
    的頭像 發(fā)表于 09-06 10:24 ?879次閱讀

    不僅僅是節(jié)能,AI商業(yè)照明解決方案為地下停車場(chǎng)帶來(lái)哪些想象空間?

    近日,國(guó)家發(fā)展改革委、市場(chǎng)監(jiān)管總局、生態(tài)環(huán)境部等三部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于進(jìn)步強(qiáng)化碳達(dá)峰碳中和標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量體系建設(shè)行動(dòng)方案(2024—2025年)》,緊扣節(jié)能降碳重點(diǎn)領(lǐng)域發(fā)力,明確提出:對(duì)標(biāo)國(guó)際先進(jìn)水平
    的頭像 發(fā)表于 08-14 15:39 ?377次閱讀
    <b class='flag-5'>不僅僅是</b>節(jié)能,AI商業(yè)照明解決方案為地下停車場(chǎng)帶來(lái)哪些想象空間?

    五彩斑斕的芯片晶圓:不僅僅是科技的結(jié)晶

    在半導(dǎo)體行業(yè)中,芯片晶圓是核心組件,而在展示這些精密的科技產(chǎn)品時(shí),人們常常會(huì)發(fā)現(xiàn)它們呈現(xiàn)出五彩斑斕的外觀。這現(xiàn)象并非偶然,而是由多種因素共同作用的結(jié)果。下面,我們將深入探討為何芯片晶圓會(huì)展現(xiàn)出如此豐富的色彩。
    的頭像 發(fā)表于 08-12 09:46 ?1111次閱讀
    五彩斑斕的芯片晶圓:<b class='flag-5'>不僅僅是</b>科技的結(jié)晶

    電源設(shè)計(jì):同步整流帶來(lái)的不僅僅是高效率

    濾波電容器。種更簡(jiǎn)單的方法是讓電源在所有負(fù)載狀態(tài)下都為連續(xù)。是個(gè)簡(jiǎn)單的同步降壓轉(zhuǎn)換器,用于演示輸出電感中連續(xù)和非連續(xù)電流的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。在低至空載的負(fù)載狀態(tài)下,輸出電感電流都
    發(fā)表于 07-11 11:17

    鍵掌控,4G紅外插座引領(lǐng)智能生活新潮流!

    當(dāng)我們談及智能家居、智能辦公時(shí),隨著物聯(lián)網(wǎng)的逐步發(fā)展,4G物聯(lián)網(wǎng)卡資費(fèi)也是逐年下探,4G插座無(wú)疑是這場(chǎng)變革中的顆耀眼明星。它不僅僅是款智能插座,更是連接您與未來(lái)科技之間的橋梁;它不僅僅是
    的頭像 發(fā)表于 06-17 16:11 ?405次閱讀
    <b class='flag-5'>一</b>鍵掌控,4G紅外插座引領(lǐng)智能生活新潮流!

    求助,在CYW4373E上同時(shí)使用AP+IBSS時(shí)遇到的問(wèn)題求解

    我 直接使用 Wifi,而不是 IBSS。IFX CYW4373E 的支持情況如何?芯片是否支持多車輛而不僅僅是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)?
    發(fā)表于 05-30 07:52

    斬波的目的何在?是要提高電源的工作效率嗎?

    斬波技術(shù)在電力電子領(lǐng)域中扮演著重要的角色,其目的不僅僅是提高電源的工作效率,還包括電壓調(diào)節(jié)、電流控制、改善功率因數(shù)、減少電磁干擾等多種功能。
    的頭像 發(fā)表于 05-24 16:42 ?1230次閱讀

    理想PLC程序的特征與標(biāo)準(zhǔn)

    套完整的PLC程序,并不僅僅是使系統(tǒng)能夠運(yùn)行起來(lái)這么簡(jiǎn)單,它也需要完整的注釋、精良的架構(gòu)、良好的可擴(kuò)展性、完備的報(bào)警保護(hù)系統(tǒng)、運(yùn)行前的模擬系統(tǒng)。
    發(fā)表于 04-24 11:31 ?364次閱讀
    理想PLC程序的特征與標(biāo)準(zhǔn)

    探索ChatGPT模型的人工智能語(yǔ)言模型

    最大的區(qū)別ChatGPT是通過(guò)對(duì)話數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)訓(xùn)練,而不僅僅是通過(guò)單的句子進(jìn)行預(yù)訓(xùn)練,這使得ChatGPT能夠更好地理解對(duì)話的上下文,并進(jìn)行連貫的回復(fù)。
    發(fā)表于 04-24 10:19 ?717次閱讀
    探索ChatGPT模型的人工智能語(yǔ)言模型

    個(gè)節(jié)電的叮咚門鈴電路

    這個(gè)電路不僅僅是個(gè)簡(jiǎn)單的雙音門鈴。相反,它利用包絡(luò)調(diào)制來(lái)產(chǎn)生真實(shí)的“叮咚”鈴聲。
    的頭像 發(fā)表于 02-25 14:28 ?1002次閱讀
    <b class='flag-5'>一</b><b class='flag-5'>個(gè)</b>節(jié)電的叮咚門鈴電路

    思必馳智能車載投影儀,讓汽車秒變移動(dòng)影院

    隨著自駕旅行、戶外露營(yíng)的火熱,汽車已不僅僅是代步工具,更向著移動(dòng)的“第三空間”演化,為用戶構(gòu)建集消費(fèi)、工作、娛樂(lè)于體的“在路上的家”。
    的頭像 發(fā)表于 01-26 11:30 ?1879次閱讀