• 应用笔记140 - 第3/3部分:开关电源组件的设计考虑因素

    应用笔记140 - 第3/3部分:开关电源组件的设计考虑因素

    开关频率优化 一般来讲,开关频率越高,输出滤波器元件L和CO的尺寸越小。因此,可减小电源的尺寸,降低其成本。带宽更高也可以改进负载瞬态响应。但是,开关频率更高也意味着与交流相关的功率损耗更高,这需要更大的电路板空间或散热器来限制热应力。目前,对于 ≥10A的输出电流应用,大多数降压型电源的工作频率范围为100kHz至1MHz ~ 2MHz。 对于<10A的负载电流,开关频率可高达几MHz。每个设计的最优频率都是通过仔细权衡尺寸、成本、效率和其他性能参数实现的。 输出电感选择 在同步降压转换器中,电感峰峰值纹波电流可计算如下: 在给定开关频率下,低电感提供大纹波电流并产生大输出纹波电压。大纹波电流也会增加MOSFET RMS电流和传导损耗。另一方面,高电感意味着电感尺寸大,电感DCR和传导损耗也可能较高。通常,在选择电感时,会选择超过最大直流电流比的10% ~ 60%峰峰值纹波电流。电感供应商通常指定DCR、RMS(加热)电流和饱和电流额定值。在供应商的最大额定值内设计电感的最大直流电流和峰值电流非常重要。 功率MOSFET选择 为降压转换器选择MOSFET时,首先确保其最大VDS额定值高于具有足够裕量的电源VIN(MAX)。但是,不要选择额定电压过高的FET。例如,对于16VIN(MAX)电源,额定值为25V或30V的FET非常适合。额定值为60V的FET的电压过高,因为FET的导通电阻通常随额定电压的增加而增加。接下来,FET的导通电阻RDS(ON)和栅极电荷QG(或QGD)是两个最重要的参数。通常需要在栅极电荷QG和导通电阻RDS(ON)之间进行取舍。一般而言,硅芯片尺寸小的FET具有低QG、高导通电阻RDS(ON),而硅芯片尺寸大的FET具有低RDS(ON)和大QG。在降压转换器中,顶部MOSFET Q1同时吸收了传导损耗和交流开关损耗。Q1通常需要低QG FET,特别是在具有低输出电压和小占空比的应用中。低压侧同步FET Q2的交流损耗较小,因为它通常在VDS电压接近零时导通或关断。在这种情况下,对于同步FET Q2,低RDS(ON)比QG更重要。如果单个FET无法处理总功率,则可并联使用多个MOSFET。 输入和输出电容选择 首先,应选择具有足够电压降额的电容。 降压转换器的输入电容具有脉动开关电流和大纹波电流。因此,应选择具有足够RMS纹波电流额定值的输入电容以确保使用寿命。铝电解电容和低ESR陶瓷电容通常在输入端并联使用。 输出电容不仅决定输出电压纹波,而且决定负载瞬态性能。输出电压纹波可以通过公式(15)计算。对于高性能应用,要尽量减少输出纹波电压并优化负载瞬态响应,ESR和总电容都很重要。通常,低ESR钽电容、低ESR聚合物电容和多层陶瓷电容(MLCC)都是不错的选择。 关闭反馈调节环路 开关模式电源还有一个重要的设计阶段——通过负反馈控制方案关闭调节环路。这项任务通常比使用LR或LDO更具有挑战性。它需要充分了解环路行为和补偿设计,通过稳定环路来优化动态性能。 降压转换器的小信号模型 如前所述,开关转换器随开关开启或关闭状态改变工作模式。它是一个分立式非线性系统。要使用线性控制方法来分析反馈环路,需要进行线性小信号建模[1][ 3]。由于输出L-C滤波器,占空比D至输出VO的线性小信号转换函数实际上是一个具有两个极点和一个零点的二阶系统,如公式(16)所示。在输出电感和电容的谐振频率处有两个极点。有一个由输出电容和电容ESR决定的零点。 其中 电压模式控制与电流模式控制 输出电压可由闭环系统调节,如图11所示。例如,当输出电压增加时,反馈电压VFB增加,而负反馈误差放大器的输出减少。因此,占空比减小。输出电压被拉回,使VFB = VREF。误差运算放大器的补偿网络可能是I型、II型或III型反馈放大器网络。只有一个控制环路来调节输出。这种方案称为电压模式控制。ADI LTC3775和LTC3861是典型的电压模式降压控制器。 图12显示使用LTC3775电压模式降压控制器的5V至26V输入、1.2V/15A输出同步降压电源。由于LTC3775具有先进的PWM调制架构和极低(30ns)的最短导通时间,因此该电源适合将高电压汽车或工业电源转换为当今微处理器和可编程逻辑芯片所需的1.2V低电压的应用。高功率应用需要具有均流功能的多相降压转换器。使用电压模式控制,需要额外的均流环路来平衡并联降压通道中的电流。用于电压模式控制的典型均流法是主从法。LTC3861就是这样一款PolyPhase®电压模式控制器。其±1.25mV的超低电流检测失调电压使得并联相位之间的均流非常精确,从而平衡热应力。 图11.电压模式控制降压转换器的方框图 图12.LTC3775电压模式同步降压电源提供高降压比 电流模式控制使用两种反馈环路:类似于电压模式控制转换器控制环路的外电压环路,以及将电流信号馈送回控制环路的内电流环路。图13显示直接检测输出电感电流的峰值电流模式控制降压转换器的概念方框图。使用电流模式控制时,电感电流取决于误差运算放大器的输出电压。电感成为电流源。因此,从运算放大器输出VC到电源输出电压VO的转换功能成为单极性系统。这使环路补偿变得更加简单。控制环路补偿不太依赖于输出电容ESR零点,因此可使用所有陶瓷输出电容。 电流模式控制还有很多其他优势。如图13所示,由于峰值电感电流受到运算放大器VC的逐周期限制,因此电流模式控制系统在过载条件下会更精确、更快速地限制电流。浪涌电感电流在启动过程中也会受到良好的控制。此外,当输入电压变化时,电感电流不会快速变化,因此电源具有良好的线路瞬态性能。并联多个转换器时,通过使用电流模式控制,也很容易在电源之间实现均流,这对使用PolyPhase降压转换器的可靠高电流应用至关重要。总而言之,电流模式控制转换器比电压模式控制转换器更可靠。 电流模式控制方案需要精确检测电流。电流检测信号通常是对开关噪声敏感的数十毫伏电平下的一个小信号。因此,需要正确仔细地设计PCB布局。通过检测电阻、电感DCR压降或MOSFET传导压降检测电感电流,可关闭电流环路。典型的电流模式控制器包括ADI公司的LTC3851A、LTC3855、LTC3774和LTC3875。 图13.电流模式控制降压转换器的方框图 恒频与恒定导通时间控制 “电压模式控制与电流模式控制”部分中的典型电压模式和电流模式方案具有由控制器内部时钟产生的恒定开关频率。轻松同步这些恒定开关频率控制器是高电流PolyPhase降压控制器的一个重要特性。但是,如果负载升压瞬态刚好发生在控制FET Q1栅极关断之后,则转换器必须等待整个Q1关断时间,直到下一个周期才能响应瞬态。在占空比较小的应用中,最坏情况下的延迟接近一个开关周期。 在此类低占空比应用中,恒定导通时间谷值时电流模式控制响应负载升压瞬态的延迟更短。在稳态操作中,恒定导通时间降压转换器的开关频率几乎是固定的。如果出现瞬变,开关频率可快速变化以加速瞬态响应。因此,该电源改进了瞬态性能,并可降低输出电容和相关成本。 但是,通过恒定导通时间控制,开关频率可能随线路或负载的改变而改变。ADI公司的LTC3833是具有更复杂的导通时间控制架构的谷值电流模式降压控制器,该架构是恒定导通时间控制架构的变体,区别在于它通过控制导通时间,使开关频率在稳定的线路和负载条件下保持恒定。使用此架构,LTC3833控制器具有20ns的最短导通时间,并支持38VIN至0.6VO的降压应用。该控制器可在200kHz至2MHz的频率范围内与外部时钟同步。图14显示具有4.5V至14V输入和1.5V/20A输出的典型LTC3833电源。图15显示该电源可快速响应突发的高压摆率负载瞬变。在负载升压瞬态期间,开关频率增加以加快瞬态响应。在负载降压瞬态期间,占空比降为零。因此,仅输出电感限制电流压摆率。除LTC3833之外,对于多个输出或PolyPhase应用,LTC3838和LTC3839控制器也可提供快速瞬态、多相解决方案。 图14.使用LTC3833的快速、控制导通时间电流模式电源 图15.LTC3833电源在快速负载阶跃瞬态期间提供快速响应 环路带宽和稳定性 精心设计的SMPS应该没有噪声。而补偿不足的系统却不是这样,它往往是不稳定的。补偿不足的电源通常具有以下特征:磁性元件或陶瓷电容会发出噪声、开关波形存在抖动、输出电压振荡等。过度补偿的系统很稳定,噪声也很小,但瞬态响应慢。这样的系统在极低频率下(通常低于10kHz)具有环路交越频率。瞬态响应慢的设计需要很大的输出电容才能满足瞬态调节要求,从而增加了整体电源成本和尺寸。出色的环路补偿设计性能稳定、无噪声,但不会过度补偿,因此能够快速响应,使输出电容最小。ADI公司的应用笔记AN149文章详细介绍了电源电路建模和环路设计的概念和方法。对于经验不足的电源设计人员,小信号建模和环路补偿设计可能有难度。ADI公司的LTpowerCAD™设计工具可处理复杂的公式,从而极大地简化了电源设计,尤其是环路补偿设计。LTspice®仿真工具集成了所有ADI器件模型,并提供额外的时域仿真以优化设计。但是,在原型制作阶段,通常需要对环路稳定性和瞬态性能进行基准测试和验证。 一般而言,闭环电压调节环路的性能由两个重要的值来评估:环路带宽和环路稳定性裕量。环路带宽由交越频率fC量化,在该频率下,环路增益T(s)等于1 (0dB)。环路稳定性裕量通常由相位裕量或增益裕量来量化。环路相位裕量Φm定义为总T(s)相位延迟和交越频率下–180°之间的差异。增益裕量定义为T(s)增益和总T(s)相位等于–180°的频率下0dB之间的差异。对于降压转换器,通常认为45度相位裕量和10dB增益裕量就够了。图16显示电流模式LTC3829 12VIN至1VO/60A 3相降压转换器的环路增益的典型波特图。本例中,交越频率为45kHz,相位裕量为64度。增益裕量接近20dB。 图16.LTpowerCAD设计工具可轻松优化环路补偿和负载瞬态响应 (以3相、单路输出LTC3829降压转换器为例) 适合高电流应用的PolyPhase降压转换器 随着数据处理系统越来越大,速度越来越快,其处理器和存储器单元在电压不断降低的情况下需要更大的电流。在这些高电流下,对电源的需求倍增。近年来,由于PolyPhase(多相)同步降压转换器具有高效率和散热均匀性能,因而一直广泛用于高电流、低电压电源解决方案。此外,借助多相交错降压转换器,可显著减少输入和输出端的纹波电流,从而减少输入和输出电容以及相关的电路板空间和成本。 在PolyPhase降压转换器中,精密电流检测和均流变得非常重要。良好的均流可确保均匀的散热和较高的系统可靠性。由于在稳态下和瞬变过程中具有内在均流功能,因此电流模式控制降压转换器通常成为首选。ADI公司的LTC3856和LTC3829是具有精密电流检测和均流功能的典型PolyPhase降压控制器。对于输出电流为20A至200A以上的2相、3相、4相、6相和12相系统,可以菊花链形式连接多个控制器。 高性能控制器的其他要求 高性能降压控制器还需要许多其他重要特性。通常需要软启动来控制启动过程中的浪涌电流。当输出过载或短路时,过流限制和短路闩锁可保护电源。过压保护功能可保护系统中的昂贵加载装置。为了尽量减少系统的EMI噪声,有时控制器必须与外部时钟信号同步。对于低电压、高电流应用,远程差分电压检测可补偿PCB电阻压降,并精确调节远端负载的输出电压。在具有很多输出电压轨的复杂系统中,还需要在不同电压轨之间进行时序控制和跟踪。 PCB布局 元件选择和原理图设计只是电源设计过程中的一部分。开关电源设计中正确的PCB布局始终至关重要。事实上,其重要性怎么强调都不过分。良好的布局设计可以优化电源效率,缓解热应力,最重要的是,可以尽可能减少走线和元件之间的噪声和相互影响。为此,设计人员一定要了解开关电源的电流传导路径和信号流。通常需要付出很大的努力才能获得必要的经验。详细讨论参见ADI公司的应用笔记136和139。 图17.使用LTC3829的3相、单路VO高电流降压转换器 选择各种解决方案——分立式、单片式和集成电源 在集成层面,系统工程师可以决定选择分立式、单片式还是全集成式电源模块解决方案。图18显示适合典型负载点电源应用的分立式电源模块解决方案示例。分立式解决方案使用控制器IC、外部MOSFET和无源元件在系统板上构建电源。选择分立式解决方案的一个主要原因是元件的物料成本(BOM)低。但是,这需要良好的电源设计技能,且开发时间相对较长。单片式解决方案使用带集成电源MOSFET的IC,进一步缩减了解决方案尺寸和元件数。该解决方案所需的设计技能和开发时间与分立式类似。全集成式电源模块解决方案可显著减少设计工作、开发时间、解决方案尺寸和设计风险,但元件的BOM成本通常更高。 图18.(a) 分立式12VIN至3.3V/10A LTC3778电源; (b) 全集成式16VIN、双路13A或单路26A LTM4620 µModule®降压型稳压器示例 其他基本非隔离式DC/DC SMPS拓扑 本应用笔记以降压转换器为例简单说明SMPS的设计考虑因素。但是,至少还有五种其他的基本非隔离式转换器拓扑(升压、降压-升压、Cuk、SEPIC和Zeta转换器)和至少五种基本隔离式转换器拓扑(反激、正向、推挽、半桥和全桥),本应用笔记未对这些拓扑进行说明。每种拓扑都有独特的特性,适用于特定应用。图19显示其他非隔离式SMPS拓扑的简化原理图。 图19.其他基本非隔离式DC/DC转换器拓扑 还有一些由基本拓扑组合而成的非隔离SMPS拓扑。例如,图20显示基于LTC3789电流模式控制器的高效率、4开关同步降压/升压转换器。它采用低于、等于或高于输出电压的输入电压工作。例如,输入电压范围可以为5V至36V,输出电压可以是经过调节的12V。此拓扑是同步降压转换器和同步升压转换器的组合,共用一个电感。当VIN > VOUT时,开关A和B作为有源同步降压转换器,而开关C始终关闭,开关D始终开启。当VIN < VOUT时,开关C和D作为有源同步升压转换器,而开关A始终开启,开关B始终关闭。当VIN接近VOUT时,四个开关均有效工作。因此,此转换器具有很高的效率,对于典型12V输出应用,效率高达98%。 LT8705控制器将输入电压范围进一步扩展到80V。为了简化设计并增加功率密度,LTM4605/4607/4609进一步将复杂的降压/升压转换器集成到一个易于使用的高密度功率模块中。它们可轻松并联,从而分担负载,适合高功率应用。 图20.高效率4开关降压-升压转换器采用低于、等于或高于输出电压的输入电压工作 总结 总而言之,线性稳压器简单易用。由于串联调节晶体管以线性模式操作,当输出电压明显低于输入电压时,电源效率通常较低。线性稳压器(或LDO)通常具有低电压纹波和快速瞬态响应。而另一方面,SMPS将晶体管当作开关使用,因此通常比线性稳压器更高效。但是,SMPS的设计和优化更具挑战性,需要更多的背景知识和经验。对于特定应用,每种解决方案都各有优缺点。

    时间:2020-09-25 关键词: 开关电源 开关 应用笔记

  • 下一个五年, 5G芯片应用将全面爆发

    下一个五年, 5G芯片应用将全面爆发

    中国5G技术正在逐渐完善和普及,5G技术引发的相关投资正在如火如荼地进行,产业规模都在呈几何级增长。 “十四五”规划正在积极编制中,肩负着稳定经济增长作用的新基建或成为“十四五”的重要方向。 在“十四五”开局之际,我们对新基建进行展望。5G超级应用、物联网等七大领域或是新基建核心发展方向,5G芯片全面带动数字化升级。新基建几大领域可分为“重创新”“补短板”两大板块。在新技术培育之下,更多新动能将不断涌现。 重创新补短板 多个应用有望成为新支柱 在当前更具挑战的宏观环境下,“十四五”规划将成为崭新起点。 2019年11月25日,国务院总理李克强主持召开研究部署国民经济和社会发展第十四个五年规划编制专题会议时指出,“十四五”时期,我国正处在转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的关键阶段,将推出一批重大工程和项目,着力提升基础设施水平。 2020年开年以来,已有北京、广东、重庆、湖南等多个省市的2020年政府工作报告提及新基建。 国资委机械工业经管院创新中心主任宋嘉在接受《证券日报》记者采访时表示:“‘新基建’主要面向未来奠定数字经济。新基建的几大领域主要分为两个板块:一是‘重创新’;二是‘补短板’。” 宋嘉认为,5G、工业互联网、人工智能、大数据中心等属于“重创新”范畴,具体涵盖以5G大数据中心、人工智能为代表的数字经济,以工业互联网为代表的工业化、智能化电子化,以新能源汽车、充电桩为代表的新能源新材料。它们主要服务于数字经济创新融合性发展,以及传统产业数字化、智能化升级。 以5G、工业互联网等为代表的“新基建”不仅是众多产业发展的支撑,更融合促进了多个新场景、新兴产业出现,孵化出更多创新与应用,有望被培育为中国未来经济持续增长的新支柱。 在宋嘉看来,充电桩、超高压以及城际轨道交通则侧重“补短板”,主要服务于城镇化进程、城市群融合一体化以及新能源汽车应用环境生态。 宋嘉表示:“城镇化进程逐步进入第二阶段:城市群融合发展。京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝等都在进一步城市群一体化。而‘新基建’是面向智能化社会整体需要、城市群一体化出行方式、数字经济产业业态、新能源汽车普及而搭建的新型基础设施。” 兴业证券发布报告显示,目前,已有13个省市区发布了2020年重点项目投资计划,其中8个省份公布了计划总投资额,共计33.83万亿元。 中国人民大学助理教授王鹏在接受《证券日报》记者采访时表示:“目前,我国抓住‘新基建’建设机遇,不仅功在当代,更是利在千秋,为中国三大转型奠定基础。未来中国驱动主要依赖于三大动力:国内外双循环、深化及超预期改革、智能化数字化转型。” 新技术培育新动能 启动高质量发展引擎 在中国本土企业软权力研究中心研究员周锡冰看来,5G超级应用、物联网、人工智能、人机科技、工业互联网、无人物流无人车、新基础材料七大方面将被列入培育新动能序列。 “5G产业、充电桩、大数据中心、物联网是我们需要关注的重点产业链,未来两年将是中国5G建设的第一个高峰,人工智能展示出巨大的商业前景产业规模可达千亿美元级别,国充电桩建设总量缺口较大将在未来五年迎来快速增长期,全球物联网连接数也将在未来五年实现跨越式增长。” 中国联通终端与渠道支撑中心副总经理陈丰伟在接受《证券日报》采访时表示:“不仅是在通信领域,5G可以让多场景实现互联,其高网速、局限性小、超低的延迟等将会推动远程医疗、无人驾驶、无人机等产业步入成熟阶段。5G推动之下,不同场景下将出现不同的‘杀手级’应用,最先可能会在超高清视频领域出现。” 而新基建其他领域的新技术与应用场景的结合,也至关重要,充电桩将有望快速发展加快填充缺口,人工智能大数据将推动支付、电子政务、健康产业等领域快速升级和发展。 宋嘉表示,机械工业、制造业将首先受益于新基建。数字化、网络化、智能化是新一轮科技革命和产业变革的关键特征,也是制造业创新发展的潮流趋势,将给制造业带来全方位的深刻变革。“新基建将推动机械工业总体呈现出‘新五化’的趋势,全面智能化、制造绿色化、需求个性化、产业集群化、制造服务化。充电桩、超高压以及城际轨道交通主要服务于城镇化进程、城市群融合一体化以及新能源汽车应用环境生态的基础。” 而新一代技术也将因全面与机械装备以及机械装备制造业深度融合,开拓了新产品、新模式、新市场而获益。 谈及“新基建”建设相关规划,周锡冰建议:“第一,合理地制定未来国家20年-50年的中期长期战略规划,把相关产业逐步落实。第二,制定科学的法律法规规范前瞻性技术的伦理和责任。第三,在中国制造2025年的基础上修订相关产业政策。第四,合理地引导和制定新技术、新基建产业政策,同时扶持有能力、有研发成果民企为核心,制定相关政策,阻止新技术和新材料研发技术的外流。” 能源经济学者、国家能源专家咨询委员会委员林伯强在接受《证券日报》记者采访时表示:“储能也是我们当下需要关注的核心问题。新能源相关的基础设施建设将会带动多个未来体系发展,光电、电动汽车都会极快普及。‘十四五’是关键的转型期,目前与储能相关的具体政策措施还需进一步落地,希望相关具体政策能够在‘十四五’及后续国家和相关部门的规划中进一步体现。” “‘十四五’规划是面向未来的规划,以新技术新动能转型期的规划,与传统意义上的规划相比,其外部和内部环境都发生变化,新技术更需要与社会生活融合,避免重建设、轻运营。地方政府应避免一哄而上,以城市集群式发展,而不是单打独斗。‘十四五’规划产生的不仅是‘五年’效应,更将为中华民族伟大复兴奠定数字化、智能化基础。”王鹏表示。 5G、人工智能、大数据、云计算、智能制造等是近些年的热点词汇,标志着经济产业全面革新的发端。而这些新业态、新模式和新产业需要新型基础设施的支撑,也成为新技术下培育的新动能。下一个五年,是启动高质量发展引擎、打造新的经济增长极的重要时期。无论是新技术、新基建都将支撑下一个历史征程的光辉篇章。

    时间:2020-09-25 关键词: 智能化 人工智能 5g芯片

  • 台积电研发取得重要突破!2024年量产2纳米工艺晶体管

    台积电研发取得重要突破!2024年量产2纳米工艺晶体管

    众所周知,台积电的2nm工艺将采用差分晶体管设计。该设计被称为多桥沟道场效应(MBCFET)晶体管,它是对先前FinFET设计的补充。 9月25日,据报道,台湾半导体制造公司(TSMC)在2nm半导体制造节点的研发方面取得了重要突破:台积电有望在2023年中期进入2nm工艺的试生产阶段,并于一年后开始批量生产。 台积电第一次作出将 MBCFET 设计用于其晶体管而不是交由晶圆代工厂的决定。三星于去年 4 月宣布了其 3nm 制造工艺的设计,该公司的 MBCFET 设计是对 2017 年与 IBM 共同开发和推出的 GAAFET 晶体管的改进。三星的 MBCFET 与 GAAFET 相比,前者使用纳米线。这增加了可用于传导的表面积,更重要的是,它允许设计人员在不增加横向表面积的情况下向晶体管添加更多的栅极。 了解到,台积电预计其 2 纳米工艺芯片的良率在 2023 年将达到惊人的 90%。若事实如此,那么该晶圆厂将能够很好地完善其制造工艺,并轻松地于 2024 年实现量产。三星在发布 MBCFET 时表示,预计 3nm 晶体管的功耗将分别比 7nm 设计降低 30% 和 45% 并将性能提高 30%。 目前,台积电的最新制造工艺是其第一代5纳米工艺,该工艺将用于为iPhone 12等设备构建处理器。

    时间:2020-09-25 关键词: 晶体管 三星 台积电

  • 贸泽电子与iWave Systems签订分销协议

    贸泽电子与iWave Systems签订分销协议

    2020年9月24日 – 专注于引入新品的全球电子元器件授权分销商贸泽电子 (Mouser Electronics) 宣布与iWave Systems达成了全球分销协议,让适用于多种领域的iWave系统级模块 (SoM) 产品线更具全球影响力。签署此项协议后,贸泽将开售基于Xilinx、NXP Semiconductors和Intel® PSG技术的iWave SoM产品,这些产品适用于工业、汽车、医疗、影像、联网和人工智能(AI) 等应用。 iWave的Xilinx ZU19/17/11 Zynq UltraScale+ MPSoC SoM集成了Xilinx Zynq UltraScale+多处理器SoC (MPSoC)。该SoC开创性地结合了FPGA结构和六个异构Arm®处理器内核(四个64位Arm Cortex®-A53内核和两个32位Arm Cortex-R5内核)。该系列SoM具有增强的处理系统与更加强大的逻辑处理能力,安全性、稳健性更高,存储和收发性能更强,适用于多种高端应用,例如4K视频、深度神经网络AI与机器学习、汽车影像雷达、高速网络等。同时,贸泽还备货Xilinx ZU19/17/11 Zynq UltraScale+ MPSoC开发套件,包含Zynq Ultrascale+ MPSoC SoM和一块支持FMC、FMC+、QSFP、HDMI 2.0输入/输出、12G SDI输入/输出、USB Type-C、千兆以太网等技术的超高性能载卡。 iWave的i.MX 8QuadMax SMARC SoM基于NXP i.MX 8QuadMax应用处理器,可以在需要满足严苛要求的汽车、医疗和工业应用中实现高性能多媒体处理。该系列SoM整合了i.MX 8QuadMax中的四个Arm Cortex-A53内核、两个Cortex-M4F内核与两个Cortex-A72内核,以及一个HiFi 4 DSP内核与两个图形处理单元 (GPU),从而在高度集成的SMARC R2.0兼容模块上实现了完整的解决方案。其图形处理能力可以跨越四块1080p屏幕或者在一块4K屏幕上独立地呈现出丰富的图形内容。与之配套的i.MX 8QM/QP SMARC开发套件包含SoM自身和一块SMARC载板,支持所需的各种连接器、显示技术和输入/输出 (I/O) 技术。 iWave的Intel Arria® 10 SoC SoM基于具有双Arm Cortex-A9内核和多达66万个逻辑单元的Intel Arria 10 SX系列FPGA。该系列SoM支持32位DDR4内存(用于带ECC的HPS)与64位DDR4内存(用于FPGA)。借助Intel Arria 10 SoC SoM和配套的开发平台,工程师能够为测试和测量、工业控制、诊断医学成像和无线基础设施等应用创建基于FPGA的设计。 通过适用于多种领域的SoM产品线,iWave致力于让创新产品更快地走向市场,简化产品开发流程。

    时间:2020-09-24 关键词: 分销协议 贸泽电子 iwave

  • 贸泽开售用于工业自动化和过程控制应用的Analog Devices AD567xR DAC

    贸泽开售用于工业自动化和过程控制应用的Analog Devices AD567xR DAC

    2020年9月23日 – 专注于引入新品并提供海量库存的电子元器件分销商贸泽电子 (Mouser Electronics) 即日起开售Analog Devices, Inc的新款AD567xR 数模转换器 (DAC)。AD567xR器件为低功耗12位和16位DAC,提供缓冲电压输出,采用2.7 V至5.5 V单电源供电。这些16通道DAC具有宽作业范围和高相对准确度,适用于工业自动化、光收发器、基站功率放大器、数据采集系统和过程控制等各类应用。 贸泽电子供应的Analog Devices AD567xR DAC提供稳定可靠的低功耗性能,包括耗电量低至2 μA的断电模式。这些DAC还具有上电复位电路,确保输出电压达到并保持在零刻度/中刻度,直至发生有效写入。这些高度集成的转换器采用紧凑的4 mm×4 mm 28引线LFCSP封装,具有1.8V逻辑兼容性和用户可选增益引脚,提供更简单的实现方式,让开发人员能够快速着手开发工业解决方案。

    时间:2020-09-23 关键词: 工业自动化 贸泽 过程控制

  • 应用笔记140 第2/3部分 - 开关模式电源基础知识

    应用笔记140 第2/3部分 - 开关模式电源基础知识

    为何使用开关模式电源? 显然是高效率。在SMPS中,晶体管在开关模式而非线性模式下运行。这意味着,当晶体管导通并传导电流时,电源路径上的压降最小。当晶体管关断并阻止高电压时,电源路径中几乎没有电流。因此,半导体晶体管就像一个理想的开关。晶体管中的功率损耗可减至最小。高效率、低功耗和高功率密度(小尺寸)是设计人员使用SMPS而不是线性稳压器或LDO的主要原因,特别是在高电流应用中。例如,如今12VIN、3.3VOUT开关模式同步降压电源通常可实现90%以上的效率,而线性稳压器的效率不到27.5%。这意味着功率损耗或尺寸至少减小了8倍。 最常用的开关电源——降压转换器 图8显示最简单、最常用的开关稳压器——降压型DC/DC转换器。它有两种操作模式,具体取决于晶体管Q1是开启还是关闭。为了简化讨论,假定所有电源设备都是理想设备。当开关(晶体管)Q1开启时,开关节点电压VSW = VIN,电感L电流由(VIN – VO)充电。图8(a)显示此电感充电模式下的等效电路。当开关Q1关闭时,电感电流通过续流二极管D1,如图8(b)所示。开关节点电压VSW = 0V,电感L电流由VO负载放电。由于理想电感在稳态下不可能有直流电压,平均输出电压VO可通过以下公式算出: 图8.降压转换器操作模式和典型波形 其中TON是开关周期TS内的导通时间间隔。如果TON/TS之比定义为占空比D,则输出电压VO为: 当滤波器电感L和输出电容CO的值足够高时,输出电压VO为只有1mV纹波的直流电压。在这种情况下,对于12V输入降压电源,从概念上讲,27.5%的占空比提供3.3V输出电压。 除了上面的平均法,还有一种方式可推导出占空比公式。理想电感在稳态下不可能有直流电压。因此,必须在开关周期内保持电感的伏秒平衡。根据图8中的电感电压波形,伏秒平衡需要: 因此,VO = VIN • D (5) 公式(5)与公式(3)相同。这个伏秒平衡法也可用于其他DC/DC拓扑,以推导出占空比与VIN和VO的关系式。 降压转换器中的功率损耗 直流传导损耗 采用理想组件(导通状态下零压降和零开关损耗)时,理想降压转换器的效率为100%。而实际上,功耗始终与每个功率元件相关联。SMPS中有两种类型的损耗:直流传导损耗和交流开关损耗。 降压转换器的传导损耗主要来自于晶体管Q1、二极管D1和电感L在传导电流时产生的压降。为了简化讨论,在下面的传导损耗计算中忽略电感电流的交流纹波。如果MOSFET用作功率晶体管,MOSFET的传导损耗等于IO2 • RDS(ON) • D,其中RDS(ON)是MOSFET Q1的导通电阻。二极管的传导功率损耗等于IO • VD • (1 – D),其中VD是二极管D1的正向压降。电感的传导损耗等于IO2 • R DCR,其中R DCR是电感绕组的铜电阻。因此,降压转换器的传导损耗约为: 例如,12V输入、3.3V/10AMAX输出降压电源可使用以下元件:MOSFET RDS(ON) = 10mΩ,电感RDCR = 2 mΩ,二极管正向电压VD = 0.5V。因此,满负载下的传导损耗为: 如果只考虑传导损耗,转换器效率为: 上述分析显示,续流二极管的功率损耗为3.62W,远高于MOSFET Q1和电感L的传导损耗。为进一步提高效率,ADI公司建议可将二极管D1替换为MOSFET Q2,如图9所示。该转换器称为同步降压转换器。Q2的栅极需要对Q1栅极进行信号互补,即Q2仅在Q1关断时导通。同步降压转换器的传导损耗为: 图9.同步降压转换器及其晶体管栅极信号 如果10mΩ RDS(ON) MOSFET也用于Q2,同步降压转换器的传导损耗和效率为: 上面的示例显示,同步降压转换器比传统降压转换器更高效,特别适用于占空比小、二极管D1的传导时间长的低输出电压应用。 交流开关损耗 除直流传导损耗外,还有因使用不理想功率元件导致的其他交流/开关相关功率损耗: 1. MOSFET开关损耗。真实的晶体管需要时间来导通或关断。因此,在导通和关断瞬变过程中存在电压和电流重叠,从而产生交流开关损耗。图10显示同步降压转换器中MOSFET Q1的典型开关波形。顶部FET Q1的寄生电容CGD的充电和放电及电荷QGD决定大部分Q1开关时间和相关损耗。在同步降压转换器中,底部FET Q2开关损耗很小,因为Q2总是在体二极管传导后导通,在体二极管传导前关断,而体二极管上的压降很低。但是,Q2的体二极管反向恢复电荷也可能增加顶部FET Q1的开关损耗,并产生开关电压响铃和EMI噪声。公式(12)显示,控制FET Q1开关损耗与转换器开关频率fS成正比。精确计算Q1的能量损耗EON和EOFF并不简单,具体可参见MOSFET供应商的应用笔记。 图10.降压转换器中顶部FET Q1的典型开关波形和损耗 2. 电感铁损PSW_CORE。真实的电感也有与开关频率相关的交流损耗。电感交流损耗主要来自磁芯损耗。在高频SMPS中,磁芯材料可能是铁粉芯或铁氧体。一般而言,铁粉芯微饱和,但铁损高,而铁氧体材料剧烈饱和,但铁损低。铁氧体是一种类似陶瓷的铁磁材料,其晶体结构由氧化铁与锰或氧化锌的混合物组成。铁损的主要原因是磁滞损耗。磁芯或电感制造商通常为电源设计人员提供铁损数据,以估计交流电感损耗。 3. 其他交流相关损耗。其他交流相关损耗包括栅极驱动器损耗PSW_GATE(等于VDRV • QG • fS)和死区时间(顶部FET Q1和底部FET Q2均关断时)体二极管传导损耗(等于(ΔTON + ΔTOFF) • VD(Q2) • fS)。 总而言之,开关相关损耗包括: 通常,计算开关相关损耗并不简单。开关相关损耗与开关频率fS成正比。在12VIN、3.3VO/10AMAX同步降压转换器中,200kHz – 500kHz开关频率下的交流损耗约导致2%至5%的效率损失。因此,满负载下的总效率约为93%,比LR或LDO电源要好得多。可以减少将近10倍的热量或尺寸。

    时间:2020-09-23 关键词: 基础知识 开关模式电源 应用笔记

  • Silicon Labs发布时钟行业超小尺寸、超低抖动的I2C可编程晶体振荡器

    Silicon Labs发布时钟行业超小尺寸、超低抖动的I2C可编程晶体振荡器

    中国,北京 - 2020年9月23日 - Silicon Labs(亦称“芯科科技”)发布了新的小尺寸、高性能晶体振荡器(XO)和压控晶体振荡器(VCXO)系列产品,用于低抖动和频率灵活的时钟合成。 Si54x/6x Ultra系列XO/VCXO在整个工作范围内为整数和小数频率提供低至80飞秒(fs)的抖动性能,从而为数据中心互连、光传输、广播视频和测试/测量等要求严苛的应用提供了出色的抖动余量。这些新产品可提供单通道、双通道、四通道和I2C可编程频率选项,支持行业标准的2.5x3.2mm封装尺寸,从而成为要求混合使用不同频率且空间受限的设计的理想选择。 高带宽、高密度线卡和小尺寸光模块的理想选择 对网络带宽和更快数据速率日益增长的需求推动了对更高速度的400/600/800G光/以太网端口和更高密度线卡的需求。随着电信和数据中心应用加速400G部署,光模块市场正在从CFP设计过渡到更小尺寸的QSFP-DD、OSFP和CFP2解决方案,以帮助行业轻松地向更高带宽、更高密度线卡过渡。这些应用需要低抖动、高度可靠的时钟解决方案,以优化系统误码率并确保系统的高可用性。 占用面积小,经久耐用 Si54x/6x是光模块和线卡中400/600/800G相干光和56G/112G SerDes时钟的理想解决方案,这些模块和线卡需要高性能及小尺寸封装。Si54x/6x器件可确保在20年的使用寿命内以±20ppm的性能工作,因此非常适合长寿命周期的应用。所有电源滤波都集成在器件内部,从而消除了片外分立元件,这些分立元件通常占用同XO本身一样多的PCB面积。Silicon Labs的Si54x/6x与传统振荡器引脚兼容,且针对定制频率的产品可提供小于2周的交货时间。 Silicon Labs时钟产品总经理James Wilson表示:“数据中心运营商和电信网络正在为线路侧和客户侧应用部署低成本、更小尺寸的光模块,从而推动了对空间优化的高性能时钟解决方案的需求。与可能需要多个振荡器来产生所有所需频率的传统解决方案不同,Si54x/Si56x是单芯片、一体化的解决方案,可以更小的占用面积真正实现任意频率的性能。” Silicon Labs不断扩大在高性能时钟解决方案领域的领先地位 这些新产品进一步扩展了Silicon Labs行业领先的高性能XO/VCXO产品组合,补充了现有的通用(800fs)、低抖动(300fs)和超低抖动(80fs)产品系列,这些系列产品支持5x7mm、3.2x5mm和2.5x3.2mm封装选择,为业界提供了广泛的产品选项。 为了帮助简化振荡器的选择和定制,Silicon Labs提供了一系列基于Web的简易工具: · 型号配置工具使得设计人员能够在几分钟内输入设备规格并生成可订购的型号 · 振荡器相位噪声查询工具可立即访问数千种相位噪声测量值,从而可以轻松查看各种工作频率范围内的器件相位噪声和抖动性能 · 交叉参考搜索工具可帮助需要高性能振荡器的客户找到适合的Silicon Labs第二供应源选项 订购 Si54x/Si56x Ultra系列振荡器现已批量生产,可提供样片。对于器件评估,Silicon Labs提供了Si5xxUC-EVB通用评估板。

    时间:2020-09-23 关键词: 振荡器 晶体振荡器 芯科科技

  • ADI与Microsoft合作以批量生产先进的3D成像产品和解决方案

    ADI与Microsoft合作以批量生产先进的3D成像产品和解决方案

    中国,北京——Analog Devices, Inc.宣布与Microsoft Corp.达成战略合作,利用Microsoft的3D飞行时间(ToF)传感器技术,让客户可以轻松创建高性能3D应用,实现更高的深度精度,而不受具体的环境条件限制。ADI将基于Microsoft Azure Kinect技术,为工业4.0、汽车、游戏、增强现实、计算摄影和摄像等领域中广泛的受众提供领先的ToF解决方案。 目前,工业市场正在推动3D成像系统的发展,这些系统可以用在需要使用人机协作机器人、房间映射和库存管理系统等先进应用才能实现工业4.0的严苛环境中。此外,ToF还可以在汽车应用中实现乘员检测和驾驶员监测功能,为驾驶员和乘客提供更加安全的汽车驾乘体验。 ADI消费电子事业部总经理Duncan Bosworth表示:“我们的客户希望深度图像采集能够直接使用,且和拍照一样简单。HoloLens混合现实头戴设备和Azure Kinect开发套件中都使用了Microsoft的ToF 3D传感器技术,该技术被视为飞行时间技术领域的行业标准。将这种技术与ADI自主构建的解决方案结合,我们的客户能够轻松开发和扩展他们所需的下一代高性能应用,拿来即用。” ADI正在设计、生产和销售一个新的产品系列,其中包括3D ToF成像器、激光驱动器、基于软件和硬件的深度系统,这些产品将提供市场上出色的深度分辨率,精度可以达到毫米级。ADI将围绕互补金属氧化物半导体(CMOS)成像传感器构建完整系统,以提供3D细节效果更佳、操作距离更远,且操作更可靠的成像,而且不受视线范围内的目标限制。这个平台为客户提供即插即用功能,以快速实现大规模部署。 Microsoft合作伙伴硬件架构师Cyrus Bamji表示:“ADI是将物理现象转化为数字信息这一领域的领导者。此次合作可以扩大我们的ToF传感器技术的市场渗透率,助力商用3D传感器、摄像机和相关解决方案的开发,这些产品与方案可与基于Microsoft depth、Intelligent Cloud和Intelligent Edge平台构建的Microsoft生态系统兼容。” ToF 3D传感器技术可以精确投射仅持续数纳秒的受控激光,这些激光之后从场景中反射到高分辨率图像传感器,从而可以对这个图像矩阵中的每个像素给出深度估值。ADI新推出的CMOS ToF产品基于Microsoft的技术可以实现高度精确的深度测量,是具有低噪声、防多路径干扰高稳定性,且易于量产的校准解决方案。ADI的产品和解决方案已开始提供样品,预计首款使用Microsoft技术的3D成像产品将于2020年年底发布。

    时间:2020-09-23 关键词: adi microsoft 3d成像

  • 贸泽电子联手Microchip和Crowd Supply推出2020 Get Launched设计计划

    贸泽电子联手Microchip和Crowd Supply推出2020 Get Launched设计计划

    2020年9月22日 – 距离还有不到四个月的时间,由贸泽电子 (Mouser Electronics) 赞助支持,Microchip Technology和Crowd Supply联合发起的2020 Get Launched计划即将结束,还未参加的工程师要抓紧了!Get Launched是一个创业孵化器计划,通过利用Microchip的专业知识在整个设计过程中提供技术指导,帮助公司实现快速生产和产品上市。这项面向全球的电子设计计划需要设计师所提交的项目中包含一个或多个Microchip组件。该计划是由贸泽电子、Microchip和Crowd Supply联合推出,参赛作品将通过这三家公司的渠道进行推广。 设计师可通过Crowd Supply网站上的表格提交项目建议书,参加2020 Get Launched计划。主办方将逐一审核每个项目并确定参赛者的入围资格,参赛者可在2020年的任何时候完成其为期30天的Crowd Supply流程。所有成功入围的参赛者都将获得一个支持大礼包,其中包含用于起步阶段生产运营的优惠价元器件、技术和市场评审咨询、优惠的Crowd Supply活动费用和以下几款Microchip开发板之一: · Microchip Curiosity PIC32MZ EF 开发板设计用于评估高性能PIC32MZ EF MCU,它提供2 MB闪存、512 KB RAM、一个集成FPU、加密加速器和出色的连接选项。这款32位Curiosity开发平台包含一个编程器/调试器,两个mikroBUS™咔哒板和一个板载Wi-Fi-N模块,并与Microchip MPLAB® X IDE完全集成。 · Microchip AVR-IoT WA开发板结合了强大的ATmega4808 8位AVR MCU、CryptoAuthentication™安全元件和经过完全认证的Wi-Fi网络控制器,为将嵌入式应用连接到Amazon Web 服务 (AWS) 云平台提供了一种简单有效的方法。 · Microchip PIC-IoT WA 开发板配备PIC24FJ128GA705 16位XLP MCU、Wi-Fi模块和CryptoAuthentication安全元件IC,并预装固件,使工程师能够快速连接AWS平台并向其发送板载温度和光传感器数据。

    时间:2020-09-22 关键词: Microchip 贸泽电子 创业孵化器

  • Silicon Labs和Amazon合作推动Sidewalk新型消费性物联网设备共享网络

    Silicon Labs和Amazon合作推动Sidewalk新型消费性物联网设备共享网络

    中国,北京 - 2020年9月22日 - 致力于建立更智能、更互联世界的领先芯片、软件和解决方案供应商Silicon Labs(亦称“芯科科技”),宣布与亚马逊(Amazon)合作支持Amazon Sidewalk,这是一种通过相邻区域之间分享部分Wi-Fi带宽而创建的共享网络,可以帮助设备在家中和户外更顺畅地工作。 Silicon Labs针对Amazon Sidewalk开发的无线解决方案,使开发人员无论使用任何协议都能够创建具有云通信加密功能的物联网产品。Silicon Labs的EFR Wireless Gecko系列产品可以支持Sidewalk的sub-GHz和低功耗蓝牙(Bluetooth® Low Energy)协议。 Silicon Labs副总裁兼物联网家居和消费产品总经理Jake Alamat表示:“ Silicon Labs和亚马逊正在联手帮助原始设备制造商(OEM)通过安全、私有、易于设置的Sidewalk 物联网设备,创造令人惊叹的全新用户体验。” 由亚马逊运营且免费提供给用户的Sidewalk可以帮助简化新设备的安装和设置,扩展低带宽设备的工作范围,并帮助设备即使在家庭Wi-Fi覆盖范围之外仍可以保持在线和进行更新。借助Amazon Sidewalk,用户可以在家中、住宅周边和整个邻近区域体验到智能设备的覆盖范围得以增强,可以针对安防摄像头的移动警报等应用实现有限的离线连接,可以在Wi-Fi中断时接收客户支持来进行故障排除,还可以轻松地设置新设备。 未来,Sidewalk将支持新的设备体验,例如可以自我诊断问题并订购替换零件的工具,也将为智能门锁提供更广的覆盖范围和更低的能耗,还能够在整个邻近区域定位您的宠物或贵重物品。 配备多层安全防护和隐私功能的Amazon Sidewalk将在900 MHz频段支持低功耗蓝牙(BLE)、频移键控(FSK)和Chirp扩频(CSS)等技术。 9月10日,在Silicon Labs举办的Works With 2020在线智能家居开发者大会上,Ring的创始人和主要发明人Jamie Siminoff在他的主题演讲中讨论了Sidewalk。Jamie Siminoff主题演讲的回放视频可以点击这里访问,您可以通过在Works With会议网站上免费注册来观看该视频。

    时间:2020-09-22 关键词: 物联网 sidewalk amazon

  • 贸泽电子与Molex联手打造汽车技术数字智库

    贸泽电子与Molex联手打造汽车技术数字智库

    2020年9月21日 – 专注于引入新品并提供海量库存的电子元器件分销商贸泽电子 (Mouser Electronics) 与电子解决方案全球知名制造商Molex合作,联手打造了一个面向汽车行业互联解决方案的全新资源网站。 为了能跟上汽车技术快速发展的步伐,工程师们需要开发出针对软件定义汽车的解决方案,以随时应对与移动连接可靠性和安全性相关的各种挑战。贸泽和Molex联手打造的全新网站提供了相关产品、技术信息和深度文章等一站式资源,可帮助工程师开发面向软件定义汽车的解决方案。 为了开发面向这一新兴行业的可靠应用,制造商必须了解不断发展的车联网技术及相关元件。这个新上线的汽车技术数字智库网站提供了精选文章、博客帖子、视频和产品,还邀请了Molex和贸泽的行业专家对最新汽车设计关键问题进行了深入探讨,其中一篇文章介绍了为车内网络提供足够带宽的必要性,以及有关软件定义汽车网络需求的关键信息。 贸泽库存有丰富多样的Molex产品,其中包括多款支持车内连接的产品。Molex 2.4 GHz/5 GHz柔性天线可以超低实施成本快速轻松地集成到无线设备中,成为了汽车应用的理想选择。此紧凑型天线设计节省了应用空间,同时提供了一致的高性能。HSAutoLink I互连系统为点对点车载USB连接提供了一种行之有效的解决方案,可减少电磁干扰 (EMI),在4路和5路配置下实现高达2.5 Gbps的数据传输速率。HSAutoLink II互连系统有6路和12路两种配置,可提供高达13 Gbps的数据速率,并支持高速USB、LVDS和以太网协议,可满足高级车内信息娱乐、远程信息处理、高级驾驶员辅助系统 (ADAS) 和摄像头设备不断增长的带宽需求。

    时间:2020-09-21 关键词: molex 汽车技术 贸泽电子

  • 应用笔记140 第1/3部分:线性调节器和开关模式电源的基本概念

    应用笔记140 第1/3部分:线性调节器和开关模式电源的基本概念

    摘要 本文介绍线性稳压器和开关模式电源(SMPS)的基本概念。主要面向不太熟悉电源设计和选择的系统工程师。还介绍了线性稳压器和SMPS的基本工作原理并讨论了每个解决方案的优缺点。此外,以降压转换器为例进一步说明了开关稳压器的设计考虑因素。 简介 当今的电子系统设计需要越来越多的供电轨和供电解决方案,负载范围从备用电源的几mA到ASIC稳压器的100A以上不等。为目标应用选择合适的解决方案并满足指定的性能要求至关重要,如高效率、紧密印刷电路板(PCB)空间、准确的输出电压调节、快速瞬态响应、低解决方案成本等。对于许多可能没有强大电源技术背景的系统设计者来说,电源管理设计工作变得越来越频繁,越来越具有挑战性。 电源转换器从给定输入电源为负载生成输出电压和电流。它需要在稳态和瞬态条件下满足负载电压或电流调节要求。还必须在组件出现故障时保护负载和系统。根据具体应用,设计人员可选择线性稳压器(LR)或开关模式电源(SMPS)解决方案。为了更好地选择解决方案,设计人员必须熟悉各种方法的优点、缺点和设计考虑因素。 本文重点关注非隔离电源应用,并介绍其操作和设计基础知识。 线性稳压器 线性稳压器的工作原理 我们先来举个简单的例子。在嵌入式系统中,前端电源提供一个12V总线供电轨。而在系统板上,运算放大器需要3.3V供电电压。产生3.3V电压最简单的方式是对12V总线使用电阻分压器,如图1所示。效果好吗?答案通常是否定的。在不同的工作条件下,运算放大器的VCC引脚电流可能有所不同。 如果使用固定电阻分压器,IC VCC电压会随着负载的不同而不同。而且,12V总线输入可能调节不佳。同一系统中可能有多个其他负载共用12V供电轨。由于总线阻抗,12V总线电压随总线负载条件而变化。因此,电阻分压器无法向运算放大器提供经过调节的3.3V电压,来确保正常运行。因此,需要专用电压调节环路。如图2所示,反馈环路需要调节顶部电阻R1值,以便在VCC上动态调节3.3V。 图1.电阻分压器从12V总线输入生成3.3VDC 图2.反馈环路调整串联电阻R1值以调节3.3V 使用线性稳压器可实现这种可变电阻,如图3所示。线性稳压器以线性模式操作双极性或场效应功率晶体管(FET)。因此,晶体管作为可变电阻与输出负载串联。为建立反馈环路,从概念上讲,误差放大器通过采样电阻网络RA和RB检测直流输出电压,然后将反馈电压VFB与基准电压VREF进行比较。误差放大器输出电压通过电流放大器驱动串联功率晶体管的基极。当输入VBUS电压减小或负载电流增大时,VCC输出电压下降。反馈电压VFB也下降。因此,反馈误差放大器和电流放大器产生更多的电流馈入晶体管Q1的基极。这就减少了压降VCE,而恢复VCC输出电压,使VFB等于VREF。而另一方面,如果VCC输出电压增加,负反馈电路也会增加VCE,确保精确调节3.3V输出。总而言之,VO的任何变化都会被线性稳压器晶体管的VCE电压吸收。因此,输出电压VCC始终保持恒定,并得到良好的调节。 图3.线性稳压器实现可变电阻以调节输出电压 为何使用线性稳压器? 很长一段时间以来,线性稳压器一直广泛应用于工业领域。在开关模式电源自20世纪60年代问世普及之前,线性稳压器始终是电源行业的基础元件。即便是今天,线性稳压器仍然广泛应用于各种应用领域。 除了使用简单,线性稳压器还具有其他性能优势。电源管理供应商开发了许多集成式线性稳压器。典型的集成式线性稳压器仅需VIN、VOUT、FB和可选GND引脚。图4显示了20多年前ADI公司开发的典型3引脚线性稳压器LT1083。仅需1个输入电容、1个输出电容和2个反馈电阻即可设置输出电压。几乎任何电气工程师都可以使用这些简单的线性稳压器来设计电源。 图4.集成式线性稳压器示例:只有3个引脚的7.5A线性稳压器 一个缺点——线性稳压器非常耗电 使用线性稳压器的一个主要缺点是其串联晶体管Q1在线性模式下工作的功耗过高。如前所述,线性稳压器晶体管从概念上讲是一个可变电阻。由于所有负载电流都必须通过串联晶体管,其功耗为PLoss = (VIN – VO) •IO。在这种情况下,线性稳压器的效率可通过以下公式快速估算: 因此,在图1的示例中,当输入为12V,输出为3.3V时,线性稳压器效率只有27.5%。在该例中,72.5%的输入功率被浪费,并在稳压器中产生热量。这意味着,晶体管必须具有散热能力,以便在最大VIN和满负载的最坏情况下处理功耗和散热问题。因此,线性稳压器及其散热器的尺寸可能很大,特别是当VO比VIN小很多时。图5显示线性稳压器的最大效率与VO/VIN比率成正比。 图5.最大线性稳压器效率与VO/VIN比率 另一方面,如果VO接近VIN,则线性稳压器的效率很高。但是,线性稳压器(LR)还有一个限制,即VIN和VO之间的最小电压差。LR中的晶体管必须在线性模式下工作。因此,双极性晶体管的集电极到发射极或FET的漏极到源极之间需要一定程度的最小压降。如果VO太接近VIN,LR可能就无法调节输出电压。能够以低裕量(VIN – VO)工作的线性稳压器称为低压差稳压器(LDO)。 很明显,线性稳压器或LDO只能提供降压DC/DC转换。在需要VO电压比VIN电压高,或需要从正VIN电压获得负VO电压的应用中,线性稳压器显然不起作用。 均流线性稳压器实现高功率 对于需要更多功率的应用,必须将稳压器单独安装在散热器上以便散热。在全表面贴装系统中,这种做法不可行,因此功耗限制(例如1W)会限制输出电流。遗憾的是,要直接并联线性稳压器来分散产生的热量并不容易。 用精密电流源替换图3所示的基准电压,能够直接并联线性稳压器以分散电流负载,由此分散IC上消散的热量。这样就能够在高输出电流、全表面贴装应用中使用线性稳压器,在这些应用中,电路板上的任何一个点都只能消散有限的热量。 ADI公司的LT3080是首个可调线性稳压器,可并联使用以增加电流。如图6所示,其精密零TC 10µA内部电流源连接到运算放大器的非反相输入。通过使用外部单电压设置电阻RSET,可将线性稳压器的输出电压从0V调节到(VIN – VDROPOUT)。 图6.具有精密电流源基准的单电阻设置LDO LT3080 图7显示了并联LT3080实现均流有多简单。只需将LT3080的SET引脚连接在一起,两个稳压器的基准电压就相同。由于运算放大器经过精密调整,调整引脚和输出之间的失调电压小于2mV。在这种情况下,只需10mΩ镇流电阻(小型外部电阻和PCB走线电阻之和)即可平衡负载电流,且均流超过80%。还需要更多功率?并联5到10个设备也是合理的。 图7.并联两个LT3080线性稳压器以增加输出电流 更适合使用线性稳压器的应用 在许多应用中,线性稳压器或LDO可提供出色的开关电源解决方案,包括: 1. 简单/低成本解决方案:线性稳压器或LDO解决方案简单易用,特别适用于热应力不太重要的具有低输出电流的低功耗应用。无需使用外部电源电感。 2. 低噪声/低纹波应用:对于噪声敏感型应用,如通信和射频器件,尽可能减少电源噪声非常重要。线性稳压器的输出电压纹波很低,因为不会频繁开关元件,但带宽很高。因此,几乎没有EMI问题。一些特殊的LDO(如ADI LT1761 LDO系列)在输出端的噪声电压低至20μVRMS。SMPS几乎无法达到这种低噪声电平。即使采用极低ESR电容,SMPS通常也有1mV输出纹波。 3. 快速瞬态应用:线性稳压器反馈环路通常在内部,因此无需外部补偿。一般来说,线性稳压器的控制环路带宽比SMPS更宽,瞬态响应更快。 4. 低压差应用:对于输出电压接近输入电压的应用,LDO可能比SMPS更高效。还有超低压差LDO (VLDO),如ADI LTC1844、LT3020和LTC3025,其压差为20mV至90mV,电流高达150mA。最小输入电压可低至0.9V。由于LR中没有交流开关损耗,因此LR或LDO的轻负载效率类似于其满负载效率。由于交流开关损耗,SMPS通常具有更低的轻负载效率。在轻负载效率同样重要的电池供电应用中,LDO提供的解决方案比SMPS更好。 综上所述,设计人员使用线性稳压器或LDO是因为它们简单、噪声低、成本低、易于使用并提供快速瞬态响应。如果VO接近VIN,LDO可能比SMPS更高效。

    时间:2020-09-21 关键词: 电源 线性调节器 开关模式电源

  • “自然指数-科研城市2020”排名:北京第一

    “自然指数-科研城市2020”排名:北京第一

    9月19日,2020中关村论坛重大成果发布会在北京举行。自然指数创始人戴维·斯文班克斯在会上发布了“自然指数-科研城市2020”最新成果。自然指数是由施普林格·自然集团于2014年首次推出,已发展成为国际公认的、能够衡量机构、国家和地区在自然科学领域的高质量研究产出与合作情况的重要指标,在全球范围内有很大影响力。 研究数据表明,北京在全球科研城市中再次位列第一,第2至5位分别为纽约、波士顿、旧金山-圣何塞地区和上海。 戴维·斯文班克斯在中关村论坛上发布的“自然指数-科研城市2020 ”研究成果,通过追踪独立精选的82种高质量自然科学期刊上发表的科研论文,分析了全球主要城市2019年在自然指数的表现。 根据戴维·斯文班克斯的分析,排名靠前的科研城市,科研合作程度都很高。比如,北京作为中国的科技创新中心,与国内外城市形成了较为密切的科研合作网络,北京的全球城市间科研合作关系排名跻身全球前10位。 “自然指数-科研城市2020”主要利用自然指数数据,以各城市的科研人员在被纳入自然指数的82种高质量期刊上发表的论文数量为衡量标准,列出了全球排名前100的科研城市。 同时,还对这些城市的科研人员在自然指数期刊所发表的论文指数,以及该城市发表份额对本国份额的贡献率做了统计,并对排名前五的城市做了特别关注,考察了这些城市分机构类别、分学科的份额,以及论文合作情况。 根据研究数据,中国除了北京和上海之外,南京、武汉、广州和合肥四个城市也进入了全球科研城市排名前20位。其中,南京第8、武汉第13、广州第15,合肥第20。

    时间:2020-09-20 关键词: 科研 北京

  • 全球迎来新一轮探月热潮:中国嫦娥五号年底前发射

    全球迎来新一轮探月热潮:中国嫦娥五号年底前发射

    近年来,全球迎来新一轮探月热潮,各国更加注重月球资源的勘探、开发和利用,构建长期月球基地。 9月19日消息,中国探月工程副总设计师于登云在此间举行的2020年中国航天大会上说,我国探月工程稳步推进,预计今年底之前发射“嫦娥五号”,实现月球区域软着陆及采样返回。 于登云说,目前我国月球探测任务实现了“五战五捷”,分别是嫦娥一号、嫦娥二号、嫦娥三号、嫦娥五号高速再入返回试验、嫦娥四号,已完成探月工程“绕、落、回”三步走战略中的前两步。 于登云说,嫦娥五号有望实现我国航天史上的四个“首次”:首次在月球表面自动采样,首次从月面起飞,首次在38万公里外的月球轨道上进行无人交会对接,首次带着月壤以接近第二宇宙速度返回地球。 于登云说,我国正开展空间站研制和载人登月深化论证。按照载人航天工程“三步走”计划,目前已完成载人飞船、空间实验室阶段工作。随着长征五号B火箭的首飞成功,我国空间站工程建设进入了实质阶段。我国还计划建设无人月球科研站,开展载人登月工作。 2020年中国航天大会由中国宇航学会和中国航天基金会联合主办,于9月18日至21日在福建福州举行。展望未来,嫦娥六号计划在月球南极进行采样返回。嫦娥七号计划开展月球南极资源详查,对月球的地形地貌、物质成分、空间环境进行综合探测任务。嫦娥八号除继续进行科学探测试验外,还要进行一些关键技术的月面试验和技术利用。

    时间:2020-09-20 关键词: 嫦娥五号 探月

  • 高通5nm骁龙875将今年年底亮相,明年正式商用

    高通5nm骁龙875将今年年底亮相,明年正式商用

    据外媒报道,高通5nm旗舰处理器骁龙875将首次采用Cortex X1超大核心。按照以往的时间线来看,高通骁龙875将于今年年底亮相,明年一季度正式商用。 消息称高通骁龙875采用“1+3+4”八核心设计,其中“1”为超大核心Cortex X1。 以往高通骁龙旗舰处理器也采用过“1+3+4”这种“超大核+大核+能效核心”这样的三丛集八核心架构,但是超大核和大核之间的差别主要在于CPU频率。 高通骁龙芯片一直是众多手机生产商的首选品牌,随着时间的推进新一代的旗舰芯片骁龙875也逐渐进入大家视野,就在9月19日外媒有消息传出高通5nm旗舰处理器骁龙875将采用“1+3+4”八核心设计,其中“1”为超大核心Cortex X1,这也是该系列首次采用Cortex X1超大核心。在此前高通骁龙865使用的超大核为2.84GHz的Cortex A77,大核心为2.42GHz的为Cortex A77。 具体看来,高通骁龙875会采用Cortex X1超大核+Cortex A78大核的组合,Cortex X1的峰值性能会Cortex A78高23%,所以称之为“超大和”一点也不为过。 目前高通骁龙865安兔兔跑分已经突破了65万分,采用Cortex X1超大核的高通骁龙875芯片性能跑分突破70万分应该毫无压力。

    时间:2020-09-20 关键词: 高通 处理器 高通骁龙 cortex芯片

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