新興電子應(yīng)用需要能夠從更緊湊的平臺(tái)中獲得更高性能的電機(jī)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員很難滿足基于傳統(tǒng)硅 MOSFET 和 IGBT 的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路的新要求。隨著硅技術(shù)達(dá)到功率密度、擊穿電壓和開關(guān)頻率的理論極限,設(shè)計(jì)人員控制功率損耗變得更加困難。這些限制的主要影響是在高工作溫度和高開關(guān)率下的次優(yōu)效率和額外的性能問題。
全球能源價(jià)格的上漲以及與電子產(chǎn)品相關(guān)的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用的增加正在成為設(shè)備和/或消費(fèi)品采購決策的重要組成部分。因此,研發(fā)工程師一直在尋找降低產(chǎn)品功耗的方法。過去,這主要適用于電池供電的應(yīng)用,因?yàn)樾蕰?huì)嚴(yán)重影響設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間。然而,這種趨勢(shì)近年來已經(jīng)擴(kuò)大到包括許多離線供電的消費(fèi)品。
消費(fèi)電子產(chǎn)品的電池壽命取決于其集成電路的動(dòng)態(tài)功率行為。如果可以調(diào)整動(dòng)態(tài)行為以適應(yīng)手頭的任務(wù),則可以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)大的功率節(jié)省。
熱分析是材料科學(xué)的一個(gè)分支,它研究材料隨溫度變化的特性。所有集成電路在受到電壓時(shí)都會(huì)產(chǎn)生熱量。因此,為了將器件的結(jié)溫保持在最大允許值以下,應(yīng)提供通過封裝的熱流估計(jì)。
PCIe,PCI-Express的簡(jiǎn)稱,是一種高速串行計(jì)算機(jī)擴(kuò)展接口標(biāo)準(zhǔn),具有高速串行雙向傳輸和大帶寬的特點(diǎn)。成為主流的接口傳輸標(biāo)準(zhǔn)之一。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面,SSD 技術(shù)的加速發(fā)展,除了用作擴(kuò)展卡或顯示卡的傳統(tǒng) PCIe 插槽外,還鼓勵(lì)開發(fā)用于連接 SSD 的 M.2 和 NVMe 連接器。為了避免 CPU 頻帶限制妨礙顯卡和 SSD 發(fā)揮最佳性能,我們開發(fā)了 PCIe 4.0 來接聽電話。
薄膜電容作為替代方案,開發(fā)人員越來越多地在電力電子設(shè)備中采用復(fù)雜的開關(guān)算法進(jìn)行脈寬調(diào)制,以提高效率并改善網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。此類設(shè)計(jì)采用更高的頻率和諧波,必須在輸出端使用 LC 和 LCL 濾波器對(duì)其進(jìn)行過濾。交流濾波電容器,例如 MKP1847 系列,提供擴(kuò)展的電容范圍、各種連接配置,并且為了提高安全性,采用了符合 UL810 標(biāo)準(zhǔn)的所謂分段薄膜技術(shù)。
緩沖各種形式的能量并使其可用于后續(xù)轉(zhuǎn)換過程的存儲(chǔ)元件是現(xiàn)代電源和頻率轉(zhuǎn)換器中的重要組件。因此,人們對(duì)平滑和能源的均勻性給予了極大的關(guān)注,而電容器存儲(chǔ)大量電荷的能力在其中起著特殊的作用。
關(guān)閉非活動(dòng)電路可以節(jié)省大量電力;然而,這種電源管理假設(shè)有一個(gè)主動(dòng)管理的“大腦”(通常是一個(gè)微控制器),它知道何時(shí)打開和關(guān)閉電源。在以亞微安級(jí)運(yùn)行的極低功耗系統(tǒng)中,可能需要讓微控制器保持在深度睡眠模式,而讓一個(gè)簡(jiǎn)單的超低功耗時(shí)鐘電路定期喚醒。
對(duì)于許多類型的電子設(shè)備,聯(lián)邦通信委員會(huì)只要求第 15 部分認(rèn)證。對(duì)于屬于第 15 部分規(guī)則和法規(guī)部分的設(shè)備,如果有任何時(shí)鐘電路可能會(huì)輻射可能會(huì)導(dǎo)致其他設(shè)備出現(xiàn)問題的射頻,則會(huì)檢查發(fā)射。敏感性(即設(shè)備是否可能受到干擾 而不是干擾)也檢查到標(biāo)稱 5 伏/米的場(chǎng)強(qiáng)。
我們將在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路和開關(guān)穩(wěn)壓器中看到的一種非常常見的結(jié)構(gòu)使用兩個(gè)功率 FET,一個(gè)堆疊在另一個(gè)之上。在操作中,上下 FET 輪流導(dǎo)通。首先,上部 FET 開啟,下部 FET 關(guān)閉。然后他們切換狀態(tài)。
我們都知道開關(guān)電源是很奇妙的東西。它們消除了線性電源中使用的笨重變壓器,并提供高效的電源轉(zhuǎn)換。他們可以上臺(tái)或下臺(tái)。如果輸入電源降得太低,有些甚至足夠聰明,可以處理這兩種功能。而且它們變得易于使用:選擇具有正確輸入電壓、輸出電壓和電流規(guī)格的芯片;添加一個(gè)便宜的電感器,可能還有一個(gè)或兩個(gè)分立的 FET;把它放在一塊板上——完成。
電機(jī)應(yīng)用呈上升趨勢(shì),過去十年中功率 MOSFET 器件的成本顯著降低,特別是用于低壓(小于 100 伏)電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用的 MOSFET 柵極驅(qū)動(dòng) IC 以及微控制器,簡(jiǎn)化了實(shí)施離散設(shè)計(jì)。以下是您需要了解的基礎(chǔ)知識(shí),以便讓經(jīng)濟(jì)高效的高性能有刷直流、無刷直流、開關(guān)磁阻和步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)為您工作。
靜電可能是導(dǎo)致模擬和數(shù)字電路無法使用的因素之一。當(dāng)不同的材料相互摩擦導(dǎo)致電荷在物體表面積聚時(shí),通常會(huì)發(fā)生靜電。當(dāng)它向物體放電時(shí),這稱為靜電放電 (ESD)。
開關(guān)穩(wěn)壓器使用輸出級(jí),重復(fù)切換“開”和“關(guān)”狀態(tài),與能量存貯部件(電容器和感應(yīng)器)一起產(chǎn)生輸出電壓。它的調(diào)整是通過根據(jù)輸出電壓的反饋樣本來調(diào)整切換定時(shí)來實(shí)現(xiàn)的。
在進(jìn)行高溫/高可靠性設(shè)計(jì)時(shí),必須閱讀和理解的不僅僅是數(shù)據(jù)表。不能只看片材就認(rèn)為該部件適用于例如 125°C 的應(yīng)用。許多軍用規(guī)格零件在環(huán)境條件下的大部分測(cè)試中僅能通過 1,000 小時(shí)的測(cè)試。如果設(shè)備必須持續(xù)使用 5,000 小時(shí)、10,000 小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間,這可能會(huì)帶來很多驚喜。