你有沒有不得不在你最喜歡的兩種甜點(diǎn)之間挑選,然后想,“為什么我不能兩者都吃?” 好吧,在使用可編程電壓基準(zhǔn) (V REF )進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),工程師每天都會遇到同樣的事情。 工程師的一個(gè)非常普遍的目標(biāo)是提出具有一定功能的超低功耗設(shè)計(jì):感應(yīng)溫度、啟動計(jì)算機(jī),甚至為我們提供我們喜歡的糖果。但是你知道嗎,為了實(shí)現(xiàn)低功耗操作,工程師也在放棄其他優(yōu)勢?為了實(shí)現(xiàn)低功耗,工程師通常必須使用 V REF進(jìn)行設(shè)計(jì),以提供非常低的電流,但在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)會出現(xiàn)精度損失。這些工程師有沒有辦法得到他們的蛋糕并吃掉它?我想你知道答案。
為工廠自動化設(shè)備設(shè)計(jì)電源例如可編程邏輯控制器、變送器、自動化機(jī)械和人機(jī)界面可能會帶來很多挑戰(zhàn)。即使處理能力不斷提高,印刷電路板 (PCB) 面積和整體設(shè)備尺寸往往保持不變。為了滿足這些嚴(yán)格的空間限制,電源設(shè)計(jì)既要緊湊,又要高效、安靜地運(yùn)行;熱量和噪音是絕對不允許的。此外,還有多種工業(yè)電源要求,包括寬輸入電壓范圍、小解決方案尺寸以及在高溫范圍內(nèi)工作的能力。電源設(shè)計(jì)人員必須在提供不需要大量調(diào)試的可靠解決方案的同時(shí)降低組件數(shù)量和成本。因此,從集成且強(qiáng)大的設(shè)備開始是重中之重。
FPGA(Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列),是指一種通過軟件手段更改、配置器件內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)和邏輯單元,完成既定設(shè)計(jì)功能的數(shù)字集成電路。顧名思義,其內(nèi)部的硬件資源都是一些呈陣列排列的、功能可配置的基本邏輯單元,以及連接方式可配置的硬件連線。簡單來說就是一個(gè)可以通過編程來改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)的芯片。
一般的逆變器、開關(guān)電源、電機(jī)驅(qū)動等應(yīng)用中都需要2個(gè)以上mosfet或者IGBT構(gòu)成橋式連接,其中靠近電源端的(比如圖中紅色部分)通常被稱為高壓側(cè)或上臂、靠近地端的通常被稱為低壓側(cè)或下臂(比如圖中藍(lán)色部分),高低只是針對兩者所處位置不同,電壓值不一樣來區(qū)分的。 如果用驅(qū)動單個(gè)mosfet的方法去驅(qū)動高壓側(cè)的功率管,當(dāng)需要關(guān)斷下臂的時(shí)候,那么基本上臂是無法導(dǎo)通的,所以上臂和下臂的驅(qū)動電壓值是不一樣的,上臂要略高于下臂。
在典型的閉環(huán)電力電子系統(tǒng)中,柵極驅(qū)動器是控制系統(tǒng)(通常為 12V 等低壓)和主功率級(通常為 400V DC等高壓)之間的關(guān)鍵接口。柵極驅(qū)動器的目的是以干凈、穩(wěn)健和及時(shí)的方式將輸入低壓控制脈沖信號轉(zhuǎn)換到功率晶體管(MOSFET、IGBT)。
POE (Power Over Ethernet)指的是在現(xiàn)有的以太網(wǎng)Cat.5布線基礎(chǔ)架構(gòu)不作任何改動的情況下,在為一些基于IP的終端(如IP電話機(jī)、無線局域網(wǎng)接入點(diǎn)AP、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等)傳輸數(shù)據(jù)信號的同時(shí),還能為此類設(shè)備提供直流供電的技術(shù)。POE技術(shù)能在確?,F(xiàn)有結(jié)構(gòu)化布線安全的同時(shí)保證現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)作,最大限度地降低成本。IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)是基于以太網(wǎng)供電系統(tǒng)POE的新標(biāo)準(zhǔn),它在IEEE 802.3的基礎(chǔ)上增加了通過網(wǎng)線直接供電的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),是現(xiàn)有以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展,也是第一個(gè)關(guān)于電源分配的國際標(biāo)準(zhǔn)。為了在新的產(chǎn)品應(yīng)用中奪取和保持市場占有率,降低PoE受電設(shè)備(PD)中電源級所占用的成本而同時(shí)不犧牲可靠性是至關(guān)重要的。
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、簡單和模塊化設(shè)計(jì)提供了靈活性優(yōu)勢,但它們對需要在狹小空間內(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)格的測試程序來測試電源。這些嚴(yán)格的測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)注正在推動歐盟、美國加州等地的相關(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)動應(yīng)用中,我們可能會遇到更高的電壓。
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,移動設(shè)備、可穿戴式設(shè)備、IoT設(shè)備等電池驅(qū)動的電子設(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)小型化并延長電池使用壽命。 而要延長電池驅(qū)動的續(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。