企業(yè)服務(wù)器和交換機(jī)、存儲連接網(wǎng)絡(luò)和基站越來越多地使用帶有 PMBus 的電源來輕松配置、控制和監(jiān)控關(guān)鍵電壓軌,例如大電流 ASIC、DSP、FPGA 和 DDR 內(nèi)存內(nèi)核,而無需軟件編程。
為了減少消費(fèi)電子產(chǎn)品中的電力浪費(fèi),政府制定了許多政策措施來減少交流到直流電源的空載或待機(jī)功率。其中包括環(huán)境保護(hù)署 (EPA) 的能源之星和歐盟的備用倡議。之前有篇文章中討論了反激式電源中常用的耗散大量待機(jī)功率的組件。在那篇文章中,專家建議使用反激式轉(zhuǎn)換器 IC,通過消除光耦合器反饋電路來降低功耗。然而,這需要完全重新設(shè)計電源?;蛘?,通過更換TL431與ATL431的待機(jī)功耗可以顯著降低,而無需進(jìn)行重大的重新設(shè)計。
工程師經(jīng)常在源電源中添加噪聲抑制珠,以將高頻噪聲排除在輸入源之外。這些珠子被宣傳為在 10 或 100 MHz 時具有 10 到 100 歐姆(通常)。當(dāng)我第一次聽說它們時,我想到了電阻器——如果有的話,它們會使電源更穩(wěn)定。然而,在將低于 10 mOhms 的低 DC 電阻與 100 MHz 時 10 – 100 ohms 的高得多的電阻進(jìn)行對比后,我意識到它們在幾十年的頻率上都可以作為有效的電感器。如果 DC/DC 的輸入電容是 ESR(等效串聯(lián)電阻)非常低的陶瓷電容,則該電容與磁珠電感一起形成高質(zhì)量的 LC 諧振回路。結(jié)合 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的負(fù)電阻,您可以獲得諧振頻率下的振蕩。
如果你問工程師他們是否想要一個高效可靠的系統(tǒng),答案當(dāng)然是肯定的。效率和可靠性的定義是什么——以及最終實現(xiàn)系統(tǒng)所需的條件——并不容易回答。
雖然世界正朝著逐步電氣化的方向發(fā)展,特別是在交通運(yùn)輸領(lǐng)域,但對能夠提供高效率、減小尺寸和重量以及所用原材料的高可回收性的新型電池解決方案的需求不斷增長。 雖然電動汽車是電池技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動力之一,但還有其他應(yīng)用,例如移動和消費(fèi)設(shè)備,高產(chǎn)量證明了對高效和可持續(xù)電池技術(shù)的投資是合理的。
由于汽車、公共汽車、貨運(yùn)卡車和電動滑板車的大量涌現(xiàn),電動汽車(e-mobility)的發(fā)展越來越多。這也推動了電動汽車電池和動力系統(tǒng)制造技術(shù)的快速發(fā)展,并提供了創(chuàng)新的解決方案。 這些都提高了效率并降低了運(yùn)營成本。逐步過渡到車輛的 48V 電源總線和引入高壓電池需要采用適當(dāng)?shù)臒峁芾砑夹g(shù)。對最關(guān)鍵部件(如電池和充電系統(tǒng))的溫度進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測和控制可提高車輛的可靠性、增加續(xù)航里程、提高駕駛舒適性并減少充電時間。
無人機(jī)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,其應(yīng)用范圍廣泛,從業(yè)余愛好領(lǐng)域到商業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域,再到最先進(jìn)的軍事應(yīng)用。無人機(jī)的優(yōu)勢是能夠遠(yuǎn)程操作,因此可以飛越難以親自到達(dá)的區(qū)域,危險或不方便。商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用是多方面的:農(nóng)業(yè)、植物和建筑物的監(jiān)控、射擊區(qū)域,甚至是包裹、藥品或必需品的運(yùn)送。無人機(jī)的新的和進(jìn)一步的應(yīng)用很可能在未來幾年被確定,屆時它們將不再被視為玩具或小工具,而是作為改善我們生活質(zhì)量的寶貴工具。
工業(yè)電源應(yīng)用基于強(qiáng)大的電動機(jī),可以在風(fēng)扇、泵、伺服驅(qū)動器、壓縮機(jī)、縫紉機(jī)和冰箱中找到。三相電動機(jī)是最常見的電動機(jī)類型,它由適當(dāng)?shù)幕谀孀兤鞯尿?qū)動器驅(qū)動。它可以吸收一個行業(yè)高達(dá) 60% 的全部電力需求,因此對于驅(qū)動器提供高效率水平至關(guān)重要。
由于具有更好的品質(zhì)因數(shù),氮化鎵等寬禁帶半導(dǎo)體提供比硅更高的功率密度,占用的芯片面積更小,因此需要更小尺寸的封裝。假設(shè)器件占用的面積是決定熱性能的主要因素,那么可以合理地假設(shè)較小的功率器件會導(dǎo)致較高的熱阻。3,4本文將展示芯片級封裝 (CSP) GaN FET 如何提供至少與硅 MOSFET 相同(如果不優(yōu)于)的熱性能。由于其卓越的電氣性能,GaN FET 的尺寸可以減小,從而在尊重溫度限制的同時提高功率密度。這種行為將通過 PCB 布局的詳細(xì) 3D 有限元模擬來展示,同時還提供實驗驗證以支持分析。
USB PD是一種基于USB-C標(biāo)準(zhǔn)的快充技術(shù)。USB-C PD 可以提供比標(biāo)準(zhǔn)壁式充電器更大的電力,因此它對于快速將電力恢復(fù)到設(shè)備中特別有用。 Power Integrations 宣布推出 InnoSwitch 4-CZ 系列高頻、零電壓開關(guān)反激式控制器 IC 的擴(kuò)展產(chǎn)品。當(dāng)與 Power Integrations 的 ClampZeroTM 有源鉗位 IC 以及最近推出的 HiperPFS-5 基于氮化鎵的電源可選配時,新 IC 可輕松滿足當(dāng)前高達(dá) 220 W 的適配器和充電器的 USB 供電 (PD) 3.1 規(guī)范。因子校正器(PFC)。
數(shù)字磁傳感器是一種設(shè)備,其中輸出開關(guān)根據(jù)外部磁場的存在在 ON 和 OFF 狀態(tài)之間切換。這種類型的器件基于霍爾效應(yīng)的物理原理,被廣泛用作接近、定位、速度和電流檢測傳感器。與機(jī)械開關(guān)不同,它們是一種持久的解決方案,因為它們沒有機(jī)械磨損,甚至可以在特別惡劣的環(huán)境條件下運(yùn)行。數(shù)字磁傳感器正變得越來越普遍,尤其是在汽車和消費(fèi)電子領(lǐng)域,這要?dú)w功于諸如非接觸式操作、無需維護(hù)、堅固耐用以及對振動、灰塵和液體的免疫等特性。
選擇合適的電源轉(zhuǎn)換器僅僅是找到最便宜的部件嗎?事實證明,電源電壓轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的創(chuàng)新是值得的,并且在市場上得到了回報——因為這些解決方案帶來了更高質(zhì)量的產(chǎn)品。本文概述了一些成功實現(xiàn)質(zhì)量優(yōu)于低成本電源轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用示例。 電源轉(zhuǎn)換器幾乎用于所有電氣設(shè)備。多年來,它們已經(jīng)針對各自的應(yīng)用條件進(jìn)行了設(shè)計和調(diào)整。今天的制造商之間有區(qū)別嗎?
正在進(jìn)行重要創(chuàng)新的第二個領(lǐng)域是電磁兼容性 (EMC)。這是獲得電路批準(zhǔn)的重要先決條件。開關(guān)穩(wěn)壓器總是會產(chǎn)生電磁輻射。發(fā)射是通過每個開關(guān)穩(wěn)壓器中的脈沖電流產(chǎn)生的。它們?nèi)Q于開關(guān)頻率和開關(guān)轉(zhuǎn)換的速度。所用電源中的輻射和傳導(dǎo)發(fā)射也可能引發(fā)電子設(shè)備中其他電路部分的功能問題。因此,減少產(chǎn)生的干擾非常重要。
整個電力電子行業(yè),包括射頻應(yīng)用和涉及高速信號的系統(tǒng),都在朝著在越來越小的空間內(nèi)提供越來越復(fù)雜的功能的解決方案發(fā)展。設(shè)計人員在滿足系統(tǒng)尺寸、重量和功率要求方面面臨越來越苛刻的挑戰(zhàn),其中包括有效的熱管理,從印刷電路板的設(shè)計開始。
電動汽車 (EV) 和混合動力電動汽車 (HEV) 正在尋找提高功率轉(zhuǎn)換效率的解決方案。 長期以來,大多數(shù)電子功率器件都是基于硅的,硅是一種可以在加工過程中幾乎不會產(chǎn)生任何缺陷的半導(dǎo)體。然而,硅的理論性能現(xiàn)在幾乎已經(jīng)完全實現(xiàn),突出了這種材料的一些局限性,包括有限的電壓阻斷能力、有限的傳熱能力、有限的效率和不可忽略的傳導(dǎo)損耗。與硅相比,碳化硅 (SiC) 和氮化鎵 (GaN) 等寬帶隙 (WBG) 半導(dǎo)體具有更出色的性能:更高的效率和開關(guān)頻率、更高的工作溫度和更高的工作電壓。