為了應(yīng)對工業(yè)和汽車行業(yè)日益嚴(yán)格的電源要求,多相設(shè)計是當(dāng)今工程師的熱門選擇。對于超過 25A 的電流要求,越來越多的設(shè)計人員選擇多相方法,因為它們具有關(guān)鍵優(yōu)勢。與單相設(shè)計相比,多相提供更低的輸出紋波電壓,以及更好的瞬態(tài)性能和更好的熱性能,從而提高整體效率。
在本文的第 1 部分中,我討論了交錯同步降壓的四個相位以最小化輸入/輸出電壓紋波并提高熱性能的必要性。您可以通過遵循一些關(guān)鍵布局指南來進(jìn)一步提高熱性能,以確保功率在所有四個相位上均勻耗散。
工程師選擇關(guān)鍵功率元件后必須計算補償值;這通常是通過非直觀的數(shù)據(jù)表方程完成的,因此您可能不確定這些值是否正確。要確定,您需要在實驗室中構(gòu)建電源并測量其穩(wěn)定性。 電壓模式和 CM 降壓轉(zhuǎn)換器的不同之處在于其內(nèi)部電路有些復(fù)雜。為了建模,有兩個簡單的模塊:誤差放大器和功率級增益。誤差放大器查看輸出電壓,將其與內(nèi)部參考電壓進(jìn)行比較,并生成誤差信號。功率級增益模塊是用于 VM 轉(zhuǎn)換器的簡單電壓增益 (V/V),或用于 CM 轉(zhuǎn)換器的跨導(dǎo)增益 (A/V)。
電流檢測電阻器,也稱為分流器,是測量電流的首選技術(shù)。為了不對電流產(chǎn)生不利影響,分流器的電阻值較小,在兩端產(chǎn)生成比例的小電壓。因此,設(shè)計人員必須利用放大此小電壓的電路,通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 進(jìn)行上游轉(zhuǎn)換。 分流電阻器兩端的小電壓通常必須從數(shù)十或數(shù)百毫伏增加到零點幾伏。此任務(wù)通常由運算放大器或電流檢測放大器來執(zhí)行。電流檢測放大器是一種專用運算放大器,集成了激光微調(diào)的精密電阻網(wǎng)絡(luò),用以設(shè)置增益。通常,放大器電壓增益大約為 20 到 60 級,有時甚至更大。
車輛中 48V 電池系統(tǒng)的激增產(chǎn)生了對高精度、數(shù)十年電流測量的需求,以最大限度地提高電池管理系統(tǒng) (BMS) 的效率。在本文中,我將討論測量長達(dá)五個十年的電流時面臨的挑戰(zhàn),并分析解決這一挑戰(zhàn)的方法。我還將討論其他診斷功能如何幫助您進(jìn)行功能安全計算。
在電源中進(jìn)行出色的效率測量需要許多因素,但我們這里主要關(guān)注溫度穩(wěn)定性。其他問題包括測量和分流器的質(zhì)量和校準(zhǔn)。由于效率需要兩次電壓和兩次電流測量,因此使用的電壓和電流表的誤差可能會疊加。借助最好的手持式儀表(每個約 400 美元)和勤奮的校準(zhǔn),這種“疊加”可以將總體誤差限制在 1% 左右。使用更高質(zhì)量的臺式儀器和經(jīng)過良好校準(zhǔn)的分流器,該誤差可以減少到 0.1% 左右。
LED 技術(shù)為各種大功率照明應(yīng)用打開了大門。圖 1中的電路可以讓我們知道交流電源何時可用。從交流線路驅(qū)動功率 LED 需要轉(zhuǎn)換器或類似裝置。在該電路中,無源IC極大地簡化了整體設(shè)計。我們還可以簡化電路以使用直流電源運行,這樣我們就可以使用汽車電池在夜間提供照明。
有沒有想過充電器的功率水平如何不斷增加(例如利用 USB Type-C 標(biāo)準(zhǔn)),但尺寸仍然很???在充電器兼作暖手器并變得不可靠之前,我們只能在密封的塑料盒內(nèi)消散這么多的電量。你必須達(dá)到更高的效率。
在低成本電子產(chǎn)品的殘酷世界中,多輸出反激式電源具有幾個市場優(yōu)勢。這些優(yōu)勢包括:固有的可靠性(更少的組件意味著更少的故障機(jī)會)、良好的外形尺寸(對于給定的輸出功率而言尺寸更?。┖偷统杀尽?/p>
在設(shè)計任何系統(tǒng)時,我們通常必須設(shè)計電源以滿足我們的要求。一種非常流行的解決方案是采用開關(guān)模式電源(或 SMPS),因為它們的效率非常高。然而,在保持低成本的同時設(shè)計 SMPS 非常具有挑戰(zhàn)性,更不用說通過開關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)生不穩(wěn)定環(huán)路的風(fēng)險了。在任何電力系統(tǒng)中,總是存在輸出短路的風(fēng)險。在這種情況下,有必要保護(hù)系統(tǒng)不因電流增加而損壞。
我們肯定希望我們使用的微處理器始終保持最佳性能,想象一下,我們的微處理器的電源由一個開關(guān)模式電源和一個線性穩(wěn)壓器組成,這使得功耗最小。該系統(tǒng)的框圖如下圖 1 所示。
為什么監(jiān)控電壓很重要?我們知道監(jiān)控電壓軌可以幫助我們防止掉電、檢測過壓事件、測量電池電量并幫助我們實施整體診斷策略。本文將介紹如何實施電壓監(jiān)控。有四種關(guān)鍵方法:
設(shè)計合理的Fly-Buck ?電路因其易用性、小解決方案尺寸、電流隔離、寬輸入電壓范圍和低總體材料成本而得到證明,既方便又不可或缺。 例如,可編程邏輯控制器 (PLC) 、現(xiàn)場變送器、傳感器和過程儀表、工業(yè)通信、人機(jī)界面 (HMI)和基于 IGBT 的電機(jī)驅(qū)動器都具有非常適合 Fly-Buck 電路的獨特電源解決方案要求。隨著要求嚴(yán)苛的隔離應(yīng)用的實現(xiàn),符合監(jiān)管規(guī)范是越來越重要的電源解決方案基準(zhǔn)。例如,IEC 61000-4 系統(tǒng)級 EMC規(guī)范中的各種測試與低頻和高頻干擾(ESD、EFT/突發(fā)、雷電浪涌以及傳導(dǎo)和輻射射頻抗擾度)有關(guān)。
使用穩(wěn)壓器時,轉(zhuǎn)換器經(jīng)常會在其輸入電壓達(dá)到可接受的設(shè)計水平之前嘗試調(diào)節(jié)輸出。因此,在這種情況下,轉(zhuǎn)換器將需要來自電源的更多電流,從而可能會限制電源的電流。此外,由于穩(wěn)壓器的占空比可能處于最大值,因此在此操作時刻的輸出電壓可能超出規(guī)格。為避免這種情況,我們可以使用欠壓鎖定電路 (UVLO) 來設(shè)置轉(zhuǎn)換器開啟和關(guān)閉的特定輸入電壓閾值。
目前現(xiàn)在電子產(chǎn)品多數(shù)以正電源居多,但是負(fù)電源是存在的且有意義的。本文主要是對負(fù)電源的作用,意義以及如何獲得負(fù)電源進(jìn)行簡單闡述。