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  • 体积更小、性价比更高DC/DC电源模块的PV-R3系列

    体积更小、性价比更高DC/DC电源模块的PV-R3系列

    随着全球多样化的发展,我们的生活也在不断变化着,包括我们接触的各种各样的电子产品,那么你一定不知道这些产品的一些组成,比如DC-DC电源模块。 金升阳超宽电压输入电源PV系列已覆盖5-200W功率段,可广泛应用于光伏汇流箱、逆变器、储能BMS和充电桩等场合。通过新技术探索与突破,金升阳对40W以内的PV电源进行再次升级,推出体积更小、性价比更高的PV-R3系列。 此次发布PV15-27BxxR3系列,输入电压范围满足100-1000VDC(1200VDC可持续60S),满足工业级工作温度-40℃ to +70℃。与升级前相比,该电源增加输入欠压保护功能,设计满足UL1741,可靠性更高。PV15-27BxxR3系列满足5000m海拔应用,特别适用于空气稀薄,昼夜温差大的高海拔室外场合。 DC-DC电源模块是一种运用功率半导体开关器件实现DC-DC功率变换的开关电源。DC-DC电源模块以其体积小巧、性能卓异、使用方便的显著特点,广泛应用于远程及数据通信、计算机、办公自动化设备、工业仪器仪表、军事、航天等领域,涉及到国民经济的各行各业,并在远程和数字通信领域有着广阔的应用前景。 二、产品应用 可广泛应用于汇流箱监控系统、逆变器系统、追踪系统等场合。 三、产品特点 ● 超宽输入电压范围:100-1000VDC(瞬态1200V持续60S) ● 工业级工作温度:-40℃ to +70℃ ● 高隔离电压:4000VAC ● 满足5000m海拔应用 ● 输入欠压保护、防反接保护,输出短路、过流、过压保护 ● 设计满足UL1741、CSA-C22.2 No.107.1、EN62109 认证 随着电子技术的高速发展,开关电源的应用领域越来越广泛,所工作的环境也越来越恶劣,统计资料表明,电子元器件温度每升高2℃,可靠性下降10%,温升为50℃时的寿命只有温升25℃时的1/6。 在研究设计过程中,一定会有这样或着那样的问题,这就需要我们的科研工作者在设计过程中不断总结经验,这样才能促进产品的不断革新。

    时间:2020-11-15 关键词: 电源模块 dcdc 电源充电桩

  • 关于PC电源的输出最优结构的详细介绍,值得你学习

    关于PC电源的输出最优结构的详细介绍,值得你学习

    什么是PC电源的输出最优结构?你知道吗?PC电源的输出+5V与+3.3V的当前最优结构是什么?是DC-DC么?DC-DC可以分为实际上Buck降压式变换、Boost升压变换以及Buck-Boost升降压变换等多种结构,而PC电源里所用的DC-DC是Buck降压变换结构,其简单的原理图如下所示: 由于LC滤波器的作用,Buck降压变换电路的输入电压和输出电压是Vout=Vin*D的关系,通过改变开关S的通断时间D可以改变输出电压的值,这就是Buck降压变换电路的最基本原理。 Buck降压变换结构是接于+12V整流之后,也就是整流管之后,直接通过+12V的直流电降压至+5V和+3.3V输出。与磁放大结构相比,Buck降压变换的开关频率往往是固定的,通过调整开关管的占空比(导通时间与周期之比)来调整输出电压,当电路负载升高导致电压下降时电路就会提高占空比把电压拉回来,是一个闭环的反馈系统,+12V、+5V和+3.3V的输出彼此独立。 由于+5V与+3.3V不需要从变压器副边输出,因此主变压器的全部功率都只需要负责+12V输出即可,为此采用DC-DC结构的电源,大都有“+12V最大输出功率约等于电源额定功率”的特性,+5V与+3.3V输出可以根据实际需要从+12V获取供电,无论负载高低都不会影响另外几路输出的特性。 TtToughPoweriRGBPlus850W电源交叉负载表现 从输出特性上来说,DC-DC结构与双磁放大结构其实还是蛮相似的,都是三路输出在不同负载组合下都能维持自己的特性,与其它输出并无关系。但是DC-DC结构相比双磁放大可以做到更精确的电压控制,因此DC-DC结构下的电压偏离度和电压调整率都可以做到很好的表现。 此外DC-DC还有体积小、转换效率高、动态响应迅速等磁放大电路所不具备的优势,因此对于“性能优先型”PC电源,DC-DC结构显然是一个理想的选择。以上就是PC电源的输出最优结构解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-10-25 关键词: buck 变压器 dcdc

  • 你能区分强干扰信号与环路补偿信号吗?

    你能区分强干扰信号与环路补偿信号吗?

    什么是强干扰信号与环路补偿信号?无意间发现发现一块集成MOSFET的Buck电源的Demo板,虽然电路很简单,但是布局颇有教科书的意味。我们换个思考方向,看看是不是很容易去理解呢?废话不说,切入正题! 在电路设计的时候,这个2A~10A这个范围内的DCDC一般都采用这种电源解决方案。所以分享一下这个电路的设计要点: 1、Phase平面 Phase平面,即电感与电源IC链接的平面,是最脏的信号(大电流、高电压跳变、强干扰);满足通流的情况下面积尽可能的小,减小其对外界的干扰和辐射。 2、环路补偿等小信号 环路补偿等小电流信号,电路的环路尽可能的小,通过减小面积,减小外部干扰的磁通量,减小受干扰的程度,保证信号的稳定性和信噪比。 总结: 强干扰信号(Phase平面)好比厕所、小信号电路(环路补偿)比作厨房。 我们在PCB设计的时候,原则就是要保护好厨房,防止厕所干扰过来;电源设计如此,其他的电路设计也是如此。 这款芯片,曾经碰过一个案例,由于芯片设计时,把EN管脚与Phase管教靠近放置;EN非常容易受到Phase的干扰,在EN上能够测试出开关频率的噪声。PCB设计的时候,需要减少这两个信号的平行走线,尽可能的增大间距,否则概率性发生EN被干扰,导致电源勿关断。(好比厕所的味道窜到厨房的感觉)。 同时,我们也可以在EN管脚上面下拉电容到低,进行滤波。以上就是强干扰信号与环路补偿信号解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-10-21 关键词: 强干扰信号 环路补偿信号 dcdc

  • 6-42VDC超宽压输入、小功率汽车级DC/DC模块电源 ——CUWF24_J(Y)T-3/6WR3系列

    6-42VDC超宽压输入、小功率汽车级DC/DC模块电源 ——CUWF24_J(Y)T-3/6WR3系列

    一、产品介绍 CUWF24_J(Y)T-3/6WR3系列是为满足汽车市场对电源模块高耐压、优良EMI、SMD封装的要求,而规划开发的汽车级高隔离DC/DC电源产品。该系列产品拥有6-42VDC超宽输入电压范围,3000VAC高隔离耐压,加强绝缘,效率高达80%,可满足-40℃ to +105℃的宽工作温度范围(85℃开始降额)。 该系列产品高度低至8.5 mm,爬电距离4.5mm、电气间隙4.2mm,按照IATF16949 体系管控,整机满足AEC-Q100 汽车标准,具有极高的性价比。 二、产品应用 可广泛应用于汽车、工控、电力、仪器仪表、通信等领域。 在超级电容汽车上使用时,CUWF2405J(Y)T-6WR3作为主电源给监控板供电,可对超级电容充放电过程中存在的热量变化、电容工作过程中的电压偏差进行实时监控。 三、产品特点 ● 7:1超宽输入电压范围:6-42VDC ● 隔离电压:3000VAC,加强绝缘 ● 效率高达80% ● 输入欠压保护,输出短路、过流、过压保护 ● 爬电距离达到4.5mm,电气间隙达到4.2mm ● 工作温度范围:-40℃ to +105℃ ● EMI满足汽车标准EN55025/CISPR25标准4级 ● 整机满足AEC-Q100汽车标准(测试中) ● 产品按IATF16949体系管控

    时间:2020-08-17 关键词: 电源 金升阳 dcdc

  • 4.5-36VDC超宽压输入DC/DC模块电源 ——UWE/F_S-1/3WR3系列

    4.5-36VDC超宽压输入DC/DC模块电源 ——UWE/F_S-1/3WR3系列

    一、产品介绍 在超宽压输入的应用中,电源模块在低输入电压时启动能力不足,在高输入电压时启动电路损耗大,这两者之间的矛盾无法解决。而一些终端设备为了适应更恶劣的输入电压环境,提出了超宽输入电压范围的开关电源需求。 为解决上述矛盾,同时拓宽产品输入电压范围及产品布局,金升阳规划开发了UWE/F_S-1/3WR3系列小功率模块电源,可兼容5V/12V/15V/24V等多种标称输入电压。 该系列产品拥有4.5-36VDC超宽输入电压范围,隔离耐压高达3000VDC,可满足-40℃ to +105℃的工作温度范围,空载功耗低至0.12W,具有输入欠压保护,输出短路、过流保护,是一款高性价比的小功率电源产品。 二、产品应用 可广泛应用于医疗、工控、电力、仪器仪表、通信等领域。 三、产品特点 ● 8:1超宽输入电压范围:4.5-36VDC ● 空载功耗低至0.12W ● 隔离耐压高达3000VDC ● 工作温度范围:-40℃ to +105℃ ● 输入欠压保护,输出短路、过流保护 ● 国际标准引脚方式 ● 满足EN 62368认证标准

    时间:2020-08-17 关键词: 电源 金升阳 dcdc

  • 100-1000VDC超宽电压输入DC/DC电源模块——PV15-27BxxR3系列

    100-1000VDC超宽电压输入DC/DC电源模块——PV15-27BxxR3系列

    一、产品介绍 金升阳超宽电压输入电源PV系列已覆盖5-200W功率段,可广泛应用于光伏汇流箱、逆变器、储能BMS和充电桩等场合。通过新技术探索与突破,金升阳对40W以内的PV电源进行再次升级,推出体积更小、性价比更高的PV-R3系列。 此次发布PV15-27BxxR3系列,输入电压范围满足100-1000VDC(1200VDC可持续60S),满足工业级工作温度-40℃ to +70℃。与升级前相比,该电源增加输入欠压保护功能,设计满足UL1741,可靠性更高。PV15-27BxxR3系列满足5000m海拔应用,特别适用于空气稀薄,昼夜温差大的高海拔室外场合。 二、产品应用 可广泛应用于汇流箱监控系统、逆变器系统、追踪系统等场合。 三、产品特点 ● 超宽输入电压范围:100-1000VDC(瞬态1200V持续60S) ● 工业级工作温度:-40℃ to +70℃ ● 高隔离电压:4000VAC ● 满足5000m海拔应用 ● 输入欠压保护、防反接保护,输出短路、过流、过压保护 ● 设计满足UL1741、CSA-C22.2 No.107.1、EN62109 认证

    时间:2020-07-13 关键词: pv15-27bxxr3 电源模块 dcdc

  • 新一代高可靠DC/DC电源模块VRB_LD-50WR3系列

    新一代高可靠DC/DC电源模块VRB_LD-50WR3系列

    一、产品介绍 VRB_LD-50WR3系列采用金升阳最新的开发平台,着重产品关键性能及可靠性的升级,进一步满足市场对高可靠电源模块的需求。该系列产品采用我司自主IC设计,交期可控,拥有2:1 宽电压输入范围,效率高达92%,半载效率与满载效率相当,10%轻载效率最高可达87%,可满足客户大部分使用场合,拥有-40℃ to +105℃宽工作温度范围,空载功耗低至0.048W,具有输入欠压保护,输出过压、过流、短路保护等功能。 二、产品应用 VRB_LD-50WR3系列为工业通用品,适用于对工作温度要求高、低待机功耗的场合,可广泛应用于工控、电力、仪器仪表、通信等领域。 三、产品特点 ● 工作温度范围: -40℃ to +105℃ ● 输出效率高达92% ● 空载电流低至1mA ● 宽输入电压范围:18~36VDC,36~75VDC ● 金属六面屏蔽封装 ● EMI加简单外围满足CISPR32/EN55032 ClassB ● 满足IEC62368, UL62368, EN62368 认证

    时间:2020-07-13 关键词: vrbld-50wr3 电源模块 dcdc

  • 双通道同步降压型 DC/DC 控制器,你了解吗?

    双通道同步降压型 DC/DC 控制器,你了解吗?

    什么是双通道同步降压型 DC/DC 控制器?它有什么作用?ADI宣布推出 Power by Linear™ 的 LTC7810,该器件是一款高电压非隔离式双输出同步降压型 DC/DC 控制器,其用于驱动全 N 沟道 MOSFET 功率级。其 4.5V 至 140V (150V 绝对最大值) 输入电压范围专为采用一个高输入电压或一个具有高电压浪涌的输入工作而设计,从而免除了增设外部浪涌抑制器件的需要。LTC7810 在输入电压降到低至 4.1V 时可以高达 100% 的占空比操作,因而非常适合交通运输、工业、机器人和数据通信应用。 在输出电流高达至少每通道 20A 的条件下,输出电压可设定在 1V 至 60V,并具有高达 96% 的效率。当输出调节在 12V 和 3.3V 时,该器件在睡眠模式中仅从一个 48V 输入吸收 16µA,非常适合始终保持接通的系统。一个内部充电泵允许在压差条件下执行 100% 占空比操作,当在放电期间用电池供电时,这是一个有用的特性。 可选的扩展频谱操作降低了辐射和传导发射。LTC7810 强大的 1Ω N 沟道 MOSFET 栅极驱动器可设置为 6V、8V 或 10V,以允许使用逻辑电平或标准门限 MOSFET,从而最大限度地提升效率。为了在高输入电压应用中避免片内产生高功耗,LTC7810 能够驱动一个任选外部 N 沟道 MOSFET 的栅极,此 MOSFET 充当一个向 IC 供电的低压差线性稳压器。EXTVCC 引脚允许 LTC7810 从稳压器的输出或其他的可用电源供电,从而进一步降低功耗并改善效率。 LTC7810 在 50kHz 至 750kHz 的可选固定频率范围内运行,也可同步至一个 75kHz 至 720kHz 的外部时钟。在轻负载时,用户可以选择强制连续运行、脉冲跳跃或低纹波突发模式 (Burst Mode®) 操作。其电流模式架构提供简易的环路补偿、快速瞬态响应和出色的电压调节性能。 电流检测通过测量输出电感器 (DCR) 两端的电压降来完成以实现最高效率,或者通过使用一个可任选的检测电阻器完成。很短的 90ns 最小接通时间在高开关频率时允许高降压比。在过载情况下,电流折返限制了 MOSFET 的热耗散。其他特点包括可调的输入过压闭锁和软启动。LTC7810 采用 48 引脚 7mm x 7mm eLQFP 耐热性能增强型封装,没有用于高电压间距的连接引脚。 该器件提供两种工作结温级版本:–40°C 至 125°C 的扩展温度级和工业温度级版本、以及 –40°C 至 150°C 的高温汽车级版本。以上就是双通道同步降压型 DC/DC 控制器解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-07-08 关键词: adi 控制器 dcdc

  • 四款超宽输入DC/DC转换器,你了解吗?

    四款超宽输入DC/DC转换器,你了解吗?

    什么是四款超宽输入DC/DC转换器?它有什么特点?Powerbox,欧洲最大的电源公司之一,40多年以来在给高要求的应用提供最佳的解决方案的领域里一直处于领导地位。公司宣布推出4款全新的超宽输入电压范围的、板式安装的DC/DC转换器,功率从8W到20W,可用于铁路和运输行业。输入电压范围比例为13:1,从12V到160V,MAD33 (8W), MAD32 (10W), MAE35 (15W) 和MAF35 (20W) 已经作为单独的物料,在交通行业大范围应用 (如铁路、工业自动化、汽车、远程无线遥控) ,减少库存,上市和文件化的时间。 MAD-MAE-MAF系列的设计满足铁路规范EN50155、EN50121-3-2、EN61373和EN45545,同样适用于ISO7637-2的24V车辆,以及标准EN12895中工业卡车和其他工业应用如机器人。8W MAD33被封装在标准的DIP 24机壳里,MAD32、MAE35和MAF35封装在2x1英寸的机壳里。这四款产品的效率等级为86%,对于外宽至13:1的输入范围来说,这是非常出色的。 随着互联设备和物联网(IoT)的发展,交互点和传感器的数量正在迅速增加。系统设计师们面临着挑战,因为他们必须开发出能够在许多不同的应用环境中使用的产品,这些应用都是由大量的电压驱动的——多功能性是游戏的名称。例如,铁路标准EN50155规定不少于6个不同的总线电压(24V、37.5V、48V、72V、96V和110V),包括在启动时的降压(电压降)和瞬时激增。考虑到许多设备可以连接到这六种电压中的任何一种,所以系统设计者必须能够保证他们的设备可以在14.4 V到154V的范围工作,包括降压(电压降至14.4 V)和EN50155中指定的第二个瞬态154V。从12V到160V的输入电压范围,功率从8W到20W,Powerbox的MAD-MAE-MAF系列转换器是电源解决方案领域的瑞士军刀,简化了设计,同时缩短了上市时间,减少了文件化和库存。 “对于系统设计师来说,上市时间是非常重要的,采购/供应链要求简单化,在列车维护或硬件升级的情况下,要减少停机时间。他们都推动了超宽输入转换器的发展,我们也看到了其他行业的类似需求,比如汽车工业,”Powerbox的投资组合管理副总裁Martin Fredmark说,“设计13:1输入范围的DC/DC转换器是非常具有挑战性的,优化所有参数的同时又要保持整个输入电压范围内效率最高,我们为我们的设计师在新的MAD-MAE-MAF系列中实现这一点而感到自豪。” 新系列的转换器适用于低功率负载和在铁路应用中的设备,如通信设备、GSM-R电话和停靠站、路由器/Wi-Fi接入点、小屏幕、USB充电插座(包括座位和驾驶员的客舱)、传感器和大型设备的备用电源。 在自然对流条件下的4个输出电压为5V、12V、24V和48V,MAD33输出8W,MAD32是10W。MAD33可双排封装(31.8 x 20.3 x 12.7毫米,12x0.8 x 0.5英寸),MAD32是工业标准的2x1英寸封装(50.8 x 25.4 x10.2毫米,2.00 x 1.00 x 0.40英寸)。15 W的MAE35和20 W 的MAF35有三种输出电压,12V、24V和48V,并同样能在2x1封装中使用。所有的电源在满输出时候环境温度能达到60度,并在持续供电情况环境温度直线上升到100度。MAD32, MAD33, MAE35和MAF35都封装在塑料盒子里。 考虑到环境,MAD-MAE-MAF系列符合EN61373和MIL-STD-810F规定的热冲击和振动要求,它们都符合火焰和烟雾标准EN45545-2。 MAD-MAE-MAF系列中的所有模块都具有完整的保护设置,包括输入电压锁定、短路保护和电流限制。所有的电源都以固定的开关频率运行,包括PI类型的输入过滤器。操作温度范围从-40到+85度(最大105度),储存温度从-55到+125度。 Powerbox的新系列转换器满足UL60950-1、EN60950-1和IEC60950-1标准的要求,以及CE 2014/30/EU。所有产品输入到输出的隔离电压3000 VAC。MAD-MAE-MAF系列满足RoHS要求。 MAD33(8W)、MAD32(10W)、MAE35(15W)和MAF35(20W)都是PQB50U-72S(50W)和PFB600W-110S(600W)的补充,提供了一整套的电源模块解决方案,从8W到600W,到铁路应用和高要求的行业。以上就是四款超宽输入DC/DC转换器解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-07-05 关键词: 转换器 powerbox dcdc

  • 你是否知道高集成度、高灵活性的同步整流DC/DC转换器?

    你是否知道高集成度、高灵活性的同步整流DC/DC转换器?

    什么是高集成度、高灵活性的同步整流DC/DC转换器?它有什么作用?意法半导体推出L6983 38V/3A同步整流DC/DC转换器,在任何负载时都能保持高能效,最高能效达到95%,片上集成同步整流MOSFET晶体管,可以节省外部元件,简化设计过程。 L6983转换器的静态电流极低,仅为17µA,分为小电流(L6983C)和低噪声(L6983N)两种型号。L6983C当负载电流低于0.6A时进入跳脉冲模式,而L6983N适用于噪声敏感型应用,在所有负载下均保持PWM(脉宽调制)模式,以最大程度地降低电磁干扰。 L6983转换器的输入电压范围是3.5V至38V,是一个高效而灵活的工业电源解决方案,适用于12V和24V工业总线供电系统、电池供电设备、智能建筑控制器等分散式智能节点,以及智能传感器等永远工作的设备。L6983有3.3V、5V和可调输出电压三种型号供客户选择。 L6983全系产品都有电源良好输出引脚,用于设置上电/掉电顺序、使能逻辑电路或用作故障指示器。此外,集成的反馈环路补偿、过压保护和软启动电路可以简化完整电源系统的设计。开关频率可设置在200kHz至2.2MHz范围内,扩频操作和外频同步有助于简化EMC兼容性设计。 意法半导体还发布了L6983C的评估板STEVAL-ISA208V1,帮助客户缩短器件选型和电源开发时间。以上就是高集成度、高灵活性的同步整流DC/DC转换器解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-06-25 关键词: 转换器 意法半导体 dcdc

  • 100V、1A同步降压转换器,你知道吗?

    100V、1A同步降压转换器,你知道吗?

    什么是100V、1A同步降压转换器?它有什么作用?2019年3月12日,北京讯 —— 德州仪器近日推出了宽输入电压(VIN)同步DC/DC降压转换器,具有业界出色的轻载效率、易于设计和整体电源解决方案成本的组合。这款100V、1-A Lm5164降压电压转换器缩小了耐用型电池供电工业和汽车电源的电路板空间。这款新型DC/DC转换器与德州仪器的WEBENCH®PowerDesigner配合使用,可实现更简单、更快速的电源转换设计。如需了解更多信息、样品和评估模块(EVM)。 德州仪器将于2019年3月18日至20日在加利福尼亚州阿纳海姆举行的应用电力电子大会(APEC)第511号展位上展示 LM5164降压转换器以及LM5180初级侧调压反激式转换器。阅读一篇 关于德州仪器在APEC的最新电源创新的简文,例如新产品和端到端电源管理系统解决方案,包括可帮助工程师快速上市的硬件、软件和参考设计。 LM5164是一款易于使用的超低静态电流(IQ)同步降压型稳压器,具有恒定导通时间(COT)控制架构,并集成了高侧和低侧功率MOSFET。高效降压转换器采用6 V至100 V的宽输入电压工作,可提供高达1A的直流负载电流。COT架构无需外部补偿,而内部VCC偏置电源和自举二极管则无需额外的电容。阅读 设计人员如何为电动自行车和电动踏板车实现更长久的13S、48V锂离子电池组,并下载精确测量和50μA待机电流,13S、48V锂离子电池组参考设计。 还提供汽车级LM5164-Q1。观看视频,了解如何使用LM5164-Q1为48 V/12 V轻度混合动力电动汽车中的电机驱动逆变器供电。 LM5164和LM5164-Q1加入了德州仪器高度集成的宽VIN DC/DC转换器产品系列,使设计人员能够以更小封装最大限度地提供功率。 LM5164的主要特性和优点 -收缩电路板空间:新器件的热效率、小外型集成电路(SOIC)PowerPAD™封装尺寸为5 mm x 6 mm,比竞争产品尺寸小30%。设计人员可以使用LM5164创建一个105 mm2的完整电源设计,比竞争产品尺寸小10%以上。 -高轻载效率:Lm5164提供极低的10-μA典型待机静态电流。与竞争对手的解决方案相比,这可实现10%的轻载效率,可在1-mA负载时实现24 V至5 V转换,并延长电池寿命。 -简易、经济的设计:标准的8管脚SOIC封装,少量外部元件和WEBENCH® Power Designer 简化了设计并降低了成本。以上就是100V、1A同步降压转换器解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-06-04 关键词: 电路板 电源设计 dcdc

  • LED 灯具内部构成

    LED 灯具内部构成

    现在大街上随处可见的LED显示屏,还有装饰用的LED彩灯以及LED车灯,处处可见LED灯的身影,LED已经融入到生活中的每一个角落。凯恩斯主义著名的“消费不足危机论”大大促进了全球范围内的经济发展,然而也造成了资源消耗的呈级数增长,持续性发展渐渐难以为继,绿色环保理念开始深入人心。LED 固态光源照明、太阳能发电等技术和产业成为各国争相发展的“弄潮儿”。 1962 年,红光的半导体化合物 GaAsP 器件在美国 GE、Monsanto、IBM 的联合实验室研发成功,标志着 LED 技术的诞生。从小小的发光体开始,LED 照明经过六十年的发展,逐渐进化为将要一统“照明”领域天下的“霸主”,然而,“阳光普照”的 LED 照明世界仍然存在着“一朵”小小的乌云 LED 驱动。 要想了解 LED 驱动,首先要看看 LED 灯的组成,典型的 LED 射灯由 LED 光源、铝基板、LED 驱动 / 电源、透镜、散热器 / 热沉、灯头等组成,如图 1 所示[1]。LED 光源当然是整个灯具的中心,然而 LED 驱动也发挥着非同小可的作用。如果把 LED 灯看做机体,驱动可以比为它的“心脏”,提供必需的“血液”和“营养”。 一、前世篇直流开关电源的分类 LED 驱动或 LED 电源本身是开关电源的一种应用类型,开关电源可称之为 LED 驱动的“前世”。开关电源的一般定义为:利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制 IC 和 MOSFET 构成。开关电源与另一类电源线性电源相比,具有小型、轻量和高效率的特点。现代开关电源有两种:一种是直流开关电源;另一种是交流开关电源。直流开关电源将电能质量较差的原生态电源(粗电),如市电电源或蓄电池电源,转换成满足设备要求的质量较高的直流电压(精电)。直流开关电源的核心是 DC/DC 转换器。 直流 DC/DC 转换器按输入与输出之间是否有电气隔离可以分为两类:一类是有隔离的称为隔离式 DC/DC 转换器;另一类是没有隔离的称为非隔离式 DC/DC 转换器。隔离式 DC/DC 转换器也可以按有源功率器件的个数来分类。单管的 DC/DC 转换器有正激式(Forward)和反激式(Flyback)两种。双管 DC/DC 转换器有双管正激式(DoubleTransistor Forward Converter)、双管反激式(Double Transistr Flyback Converter)、推挽式(Push-Pull Converter)和半桥式(Half-Bridge Converter)四种。四管 DC/DC 转换器就是全桥 DC/DC 转换器(Full-Bridge Converter)。 非隔离式 DC/DC 转换器,按有源功率器件的个数,可以分为单管、双管和四管三类。单管 DC/DC 转换器共有六种,即降压式(Buck)DC/DC 转换器、升压式(Boost)DC/DC 转换器、升压降压式(Buck Boost)DC/DC 转换器、Cuk DC/DC 转换器、Zeta DC/DC 转换器和 SEPIC DC/DC 转换器。双管 DC/DC 转换器有双管串接的升压降压式(Buck-Boost)DC/DC 转换器。四管 DC/DC 转换器常用的是全桥 DC/DC 转换器(Full-Bridge Converter)。隔离式 DC/DC 转换器在实现输出与输入电气隔离时,通常采用变压器来实现,由于变压器具有变压的功能,所以有利于扩大转换器的输出应用范围,也便于实现不同电压的多路输出,或相同电压的多种输出[2]。以上种种繁琐的分类可以用表 1 给出。 直流开关电源的典型构造图如图 2 所示,市电交流输入进入 EMI 滤波器进行初级滤波,使本地电源和电网上千家万户的负载进行一定程度的隔离,整流即将交流电转化为高压直流电,再次滤波后进入变换电路变为交流电流入高频变压器的初级线圈,次级线圈就产生了低压交流电,再次整流和滤波后得到了适合我们需要的低压直流电,开关电源同时采用反馈控制,不断比较输入和输出,可以取得更干净输出的效果。别看开关电源的原理貌似非常简单,但其对器件如开关管的开关速度、导通电阻等有着很高的要求。开关电源高频化是其发展的方向,高频化使开关电源更加小型化,并使开关电源进入愈加广阔的应用领域 [2]。 开关电源的发明是工业界的一件大事,直接催生了个人 PC 机走入千家万户。关于苹果公司“乔帮主”的《乔布斯传》中生动的写道:“乔布斯专门去了雅达利公司咨询他曾经的上司奥尔康,看有什么办法能够令电脑在不采用风扇的情况下供电。奥尔康向乔布斯介绍了罗德·霍尔特,一个聪明的家伙。霍尔特设计了 Apple II 的电源部分,他并没有使用传统的线性电源,而是制造了一个示波器等仪器上使用的开关电源。这种电源通断电的次数能够从 60 次提高到上千次,从而降低了 Apple II 电源的发热量。乔布斯认为,罗德应该名垂青史,这种电源设计是革命性的发明。”[3]开关电源的出现不仅使个人 PC 大大减小了体积,也使成千上万种电子产品变得相当“迷你”,带动了个人消费电子产品的大发展,才有了今天我们方便快捷的生活。开关电源产品目前已“膨胀”为一个庞大的家族,“子女们”广泛“服役”于工业自动化控制、军工设备、LED 照明、通讯设备、电力设备、医疗设备、液晶显示器、LED 灯具、通讯设备、电脑机箱、数码产品等领域。 二、LED 驱动的特点及未来发展方向 LED 驱动作为开关电源家族中的成员,根据其负载特性和应用场景,有着与众不同的特点。笔者将对其的要求总结为“八高二低”。 1. 体积小(低):LED 灯头要适应传统灯具的安装空间,LED 驱动一般安装在灯头里,因此体积要小; 2. 可靠性高:驱动是 LED 灯的源头活水,可靠性要求高是一定的; 3. 成本低:LED 照明普及的一大障碍是成本,在 LED 芯片成本还未降到人们心理预期前,LED 驱动的成本要经受层层的精打细算和“盘剥”; 4. 效率高:高光效的 LED 灯怎么也得找个“门当户对”的驱动; 5. 防水性好(高):户外的 LED 照明应用如路灯要经受雨雪的考验; 6. 振动特性好(高):户外的 LED 照明应用如路灯要经受大风恶劣天气的考验; 7. 寿命长(高):号称寿命达 10 万小时的 LED 灯不能有寿命短板; 8. 温度特性好(高):高功率密度以及冬夏环境温度的影响不能让驱动工作异常; 9. 湿度特性好(高):要经受桑拿天等高湿天气的考验; 10. 抗干扰性好(高):雷击、过压过流等电网波动不能损伤驱动分毫。 由此看来,高品质的 LED 驱动具有很高的要求,但在成本、设计周期、激烈竞争等种种压力下,很多 LED 驱动“堕落”了,简单的电容降压取代了规范的开关电源出现在人头攒动的各种 LED 交易市场上。被认为是导致 LED 灯寿命无法达到预期的重要原因。实际上,LED 驱动面临的“八高二低”的要求可以通过技术和环境的途径共同解决,去电解电容、数字监控等技术的发展可以提高驱动的原生寿命;电网质量的改善、人们对驱动成本构成的逐渐宽容等环境的变化也能大大改善 LED 驱动的命运。但更重要的是看待驱动的理念。 其实,一直与 LED 驱动紧密绑定在一起的 LED 光源身上有着种种潜力,LED 光源不止是照明,决定了 LED 驱动也不仅仅是个电源。都说“LED 高科技”,高科技体现在哪里呢?仅仅是光效吗?不全是。高科技体现在研发、生产、工艺等方面。还有它与传统照明光源最大的不同,那就是它的出身其实是一个半导体芯片,这一点决定了 LED 光源可以像其他的半导体芯片,如 CPU、GPU、FPGA、ARM 等一样,具有“潘多拉魔盒”的魔力,具有“芥子能纳须弥”的神奇,魔力和神奇离不开驱动的提携(当然是带有半导体智能控制芯片的驱动),这也就是智能照明(smart lighting)概念的源头所在。有了智能照明,我们可以实时监控照明的能耗、照明的状态,更加突出节能的概念。 不仅仅如此,照明能够根据环境光的强弱和场景自动调节。设想一下,静静的夜晚,路灯们自动调节为低功率输出,有汽车和人出现时调高输出功率,离开时再调回原状;夏天时,屋内自动调为冷色调……家庭中智能照明的一种应用场景如图 3 所示[4],通过智能手机,我们可以控制客厅、卧室、书房等空间 LED 照明的亮度、色温、分布,监控照明的耗电状态并带有用户随意定制的功能。 所有这些不是天方夜谭。LED 驱动在作为 LED 灯“心脏”的同时,再次勇于承担“大脑”的责任,为灯具赋予了种种神奇的功能,未来,在智能 LED 驱动的协助下,LED 灯可以实现人类梦想中的功能,成为“感知中国”物联网中的重要一环。现在的LED灯或许会有一些问题,但是我们相信随着科学技术的快速发展,在我们科研人员的努力下,这些问题终将呗解决,未来的LED一定是高效率,高质量的。

    时间:2020-03-27 关键词: LED 灯具 dcdc

  • 电源模块的应用设计和品质同样重要

    电源模块的应用设计和品质同样重要

    一、序言 DC_DC模块电源越来越多的应用于通信、工业自动化、电力控制、轨道交通、矿业、军工等行业。而模块化的设计,可以有效的简化客户的电路设计,提升系统的可靠性和维护效率。那么,如何提升基于DC_DC模块的电源系统的可靠性?我们大部分时候想到的是选择一家品牌好的供应商提供高可靠的电源模块。然而,选择一款高可靠的电源模块,是否就意味着我们的电源系统非常可靠呢?本文就这个主题作简要分析与探讨。 关键词:电源应用设计、DC-DC模块电源、可靠性 二、为什么需要DC_DC模块电源? DC-DC隔离模块电源主要应用于分布式电源系统中,用以对电源系统实现隔离降低噪声、电压转换、稳压和保护功能。使用DC-DC隔离模块电源的四大作用如下: 其一,模块电源采用隔离式设计,可以有效的隔离来自一次侧设备带来的共模干扰对系统的影响,使负载能够稳定的工作。 其二,不同的负载需要不同的供电电压,例如控制IC需要5V、3.3V、1.8V等;信号采集用的运放则需要±15V;继电器则需要12V,24V。而母线电压多为24V,因此需要进行电压转换。 其三,母线电压在长距离传输过程中会存在线损,故到PCB板级时电压较低,而负载需要稳定的电压,因此需要宽压输入,稳压输出。 其四,电源需要在异常情况下,保护系统的负载和本身不坏。 那么,如何选择DC-DC模块电源? 三、如何选择高可靠性的DC-DC模块电源 1. 采用成熟的电源拓扑 电源模块的设计尽量选用成熟的电源拓扑,这些拓扑已经经过时间的考验,成熟可靠。例如1-2W的定压输入DC-DC电源模块选择Royer电路,而宽压输入系列则多选Flyback拓扑,部分Forward拓扑。 2. 全负载范围内高效率 高效率意味着更低的功率损失和更低的温升,可以有效提高可靠性。在实际应用中,电源都会选择一定程度的降额设计,特别是在负载IC的功耗越来越低的今天,电源大部分时候都有可能在轻载情况下工作。因此,全负载范围内高效率对于电源系统可靠性来说是非常关键的参数,但往往被电源厂商忽略。大部分厂商为了技术手册上的参数吸引客户,往往将满载效率做到较高,但在5%-50%的负载情况下效率较低。 以金升阳的15W DC-DC模块电源VRB2412LD-15WR2为例,VRB2412LD-15WR2在额定电压24V输入时轻载10%的效率比主流同行水平高出15%,如图1和图2所示。 通过效率的提升也可以有效的降低产品的外壳温升,VRB2412LD-15WR2在实际负载工作时的温升要低13.8度。 3. 极限温度特性 电源模块应用的地理区域非常宽广,可能有热带的酷暑也有类似俄罗斯冬天的严寒。因此要求DC-DC模块的工作温度范围最低要求为-40度~85度,也有做到更好的,例如金升阳的定压R2代1-2W工作温度可以做到-40度~105度。如果在汽车BMS、高压母线监测应用,则需要工作温度为-40度~125度,目前业界DC-DC模块只有金升阳的CF0505XT-1WR2的产品工作温度可以做到125度。 极限温度试验是最能检验电源模块可靠性的方法,例如高温老化、高温&低温带电工作性能测试、高低温循环冲击试验和长时间高温高湿测试等。正规的电源开发都会经过以上测试。因此,是否有此类测试设备也成为了判断电源厂商是否为山寨厂商的依据。 4. 高隔离、低隔离电容 医疗产品要求极低的漏电流,电力电子产品需要原边和次级之间尽量少寄生电容。这两个行业有一个共性的需求,即要求尽量高的隔离耐压,和尽量低的隔离电容,用以降低共模干扰对系统的影响。如果在医疗或电力电子应用,1-2W DC_DC建议选取隔离电容低于10pF左右的电源模块,宽压产品则尽量选取低于150pF的电源模块。 5. EMC特性 EMC性能是电子系统正常、安全工作的保证,目前电子行业对产品的EMC性能都提出了很高的要求,我们经常遇到客户抱怨因EMC处理不好导致系统的复位重启甚至是早期失效,因此优良的EMC特性是电源模块核心竞争力。 四、电源系统应用设计的可靠性 电源本身的可靠性固然重要,但是实际上,由于电源系统工作环境的复杂性,再可靠的电源如果没有可靠的系统应用设计,最终电源还是会失效。下面介绍几种常见的电源系统应用设计的方法和注意事项。 1. 冗余设计技巧 在可靠性要求高的场合,要求电源模块即使损坏,系统也不能断电。此时,我们可以采取冗余供电的方式来提升系统的可靠性。如下图所示,当一个电源模块损坏时,另外一个模块可以继续供电。图3为其中一种常见的冗余设计方案。 注意事项:D1、D2建议使用低压降的肖特基二极管,以避免二极管的压降影响后端系统的工作,并注意选取二极管的耐压值要高于输出电压。这种方法会产生额外的纹波噪声,需外接电容来减小纹波或是加滤波电路。 2. 降额设计 众所周知,降额设计可以有效提高电源工作寿命,但是负载过轻使用,电源的性能又无法工作在最佳状态。 例如,金升阳DC_DC模块电源建议在负载范围30%~80%内使用,此时各方面性能表现最佳。 3. 合理外围防护设计 电源模块应用行业非常多,应用的环境要求也不近相同,因为其通用性设计,DC-DC模块电源仅能满足通用共性需求。因此当客户的应用环境要求苛刻时,需要加适当的外围电路来提升电源的可靠性。 以金升阳的20W DC-DC铁路电源URB24XXLD-20WR2为例,单独模块只能通过EN50155 1.4倍输入电压Vin的1S测试,但因为体积原因没有办法通过RIA12的标准,通过添加外围电路(也可以选择金升阳EMC辅助器FC-AX3D),就能通过RIA12要求的3.5Vin/20mS的等测试要求。 因而合理的外围电路设计可以使模块满足更高等级的技术规格,使之适应更恶劣的应用环境,提升电源模块的可靠性。 4. 散热设计 工业级的电源模块的损坏大约有15%是因为散热不良导致的,电源模块是朝着小型化和集成化方向发展,但是很多应用场合电源是处于密闭的环境中连续工作的,如果积热无法散出去,电源内部的器件可能因为超过热应力而损坏。通常的散热方式有自然风冷、散热片散热和加强制性散热风扇等。热设计的几点经验分享如下: (1) 电源模块的对流通风 对于依靠自然对流和热辐射来散热的电源模块,周围环境一定要便于对流通风,且周围无大器件遮挡,便于空气流通。 (2) 发热器件的放置 如果系统中拥有多个发热源例如多个电源模块,相互之间应尽量远离,避免相互之间热辐射传递导致电源模块过热。 (3) 合理的PCB板设计 PCB板提供了一种散热途径,在设计时就要多考虑散热途径。例如加大主回路的铜皮面积,降低PCB板上元器件的密度等,改善模块的散热面积和散热通道,例如电源模块应尽量垂直放置如图4,可以使热量尽快向上散发;如果将DC-DC模块放在PCB的底部,则向上散发的热量会被PCB阻挡,导致产品积热无法散发出去。 (4) 更大封装尺寸和散热面积 同样功率的电源,如果可能尽量选择尺寸更大的封装和散热面更大的散热器,或者使用导热胶将电源模块外壳与机壳连接。这样电源模块拥有更大的散热面积,散热会更快,内部的温度会更低,电源的可靠性自然也就越高。 5. 匹配性设计、安规设计 电源的输入走线尽量保持直线,避免形成环路天线吸引外界辐射干扰。同时输入线和输出线需要按照UL60950的安规要求保持合适的间距,避免耐压失效。再者,电源底板下禁止布线,特别是信号线,电源变压器的电磁线会对信号形成干扰。 另外一个设计师需注意的是,需要关注一次电源和二次电源之间,以及电源与系统工作频率的倍频错开,避开相互之间的系统匹配性问题。 五、小结 DC_DC电源模块的可靠应用需要电源原厂提供高品质电源,同时也需要设计工程师合理的应用设计,只有从设计和应用双向考虑才能最终获得可靠的电源系统。

    时间:2019-05-17 关键词: 电源技术解析 电源系统 电源模块 dcdc

  • 超薄隔离稳压DC/DC电源模块再添3W新成员——URB/VRB-J(M)D/T-3W系列

    超薄隔离稳压DC/DC电源模块再添3W新成员——URB/VRB-J(M)D/T-3W系列

    一、产品介绍 金升阳超薄隔离稳压系列功率段覆盖3W、6W、10W、15W。此系列产品传承R3系列性能优势,拥有2:1、4:1两种宽电压输入范围,可人性化满足不同的客户需求。隔离电压达1500VDC,可选DIP、SMD两种封装,具有齐全的输入欠压保护,输出过压、过流、短路保护功能,且工作效率最高可达83%,满足EN62368认证。 该系列产品将以其优质的性能、高度和封装方面的优势,为客户选型带来更多选择。 二、产品应用 可广泛应用于工控、电力、仪器仪表、通信等领域。 三、产品特点 > 超宽输入电压范围:2:1、4:1 > 超薄封装 > 效率高达83% > 隔离电压:1500DVC > 空载功耗:0.1W > 满足EN62368认证 > 工作温度范围:-40℃ to +85℃ > 多重保护功能:输入欠压保护、输出短路保护、过流及过压保护 详细产品技术参数请参考技术手册: URB_JD-3W  URB_JMD-3W  URB_JMT-3W  URB_JT-3W  VRA_JMD-3W  VRB_JD-3W  VRB_JMT-3W  VRB_JT-3W  VRB_JMD-3W 产品型号详细信息展示:

    时间:2019-05-17 关键词: 金升阳 电源新品 urb_jd-3w dcdc

  • 便携DCDC电源新技术促使效率与寿命兼得

    我们都清楚的看到手持式装置核心处理器的供电电压日益降低,但要兼顾效率与电池寿命,却是另一项挑战。在降压转换过程中最常利用的是开关稳压器和LDO稳压器,但缺点在于尺寸太大,LDO如电压偏离值很大时,转换效率就骤降,开关电容稳压器为新兴技术,结合开关电容器和LDO优点,可整合至可携式应用中。通常开关电源的效率问题是目前大家比较关心的问题,那么怎么提升这个效率呢,且看下文。  设法降低核心处理器的供电电压是手持式装置的全新技术趋势之一,而在降压的同时,也必须兼顾以更高效率延长电池寿命的需求。目前这些装置里有多种新功能都有降压转换需求,如应用处理器、记忆体和射频(RF)设计等,从负载和空间参数两项考量来看,目前在此类应用上最流行的解决方案,即采开关稳压器和低压降 (LDO)稳压器。  如只从效率考量,开关稳压器是最佳的选择,然当电子零件高度和解决方案的尺寸限制超出电感器使用范围时,转换器就可能改采LDO或开关电容(SC)稳压器形式,电源解决方案通常无法提供较多电路板空间,但开关稳压器可提供比LDO和开关电容稳压器更大的解决方案尺寸。  我们利用DC/DC开关电容稳压器来提升电源的效率,那么开关电容器都有哪些优点呢?  开关电容器可保持给定负载效率  随着VIN的上升,由转换器产生的VIN和VOUT间的能量增加将引起功率耗损和效率下降。解决此问题所采取的模式为转变一个更高的效率增益,如同汽车替换档位一般。开关电容器类比设有一个类比增益控制和变化,以保持给定负载效率持续性,开关电容器具离散增益步骤,由VOUT/(增益×VIN)来给定效率,且这些效率取决于离散增益,一个LDO仅拥有一个增益及3者中最低的效率,开关电容器稳压器则有3个不同的电压增益,即2/3、1/2和1/3。  从SC稳压器随着VIN的增长可看出,电压增益变化从2/3~1/2及1/2~1/3,因此整个负载范围的效率达最大化,带来锂离子电池电压范围 3.4~3.8伏特上80%的功率,在相同应用中的LDO却仅达到50%效率,随电感器种类不同,典型的开关稳压器应具有88~90%效率。  传统上,稳压器乃依据有效数量进行比较,但由于锂离子电池特性,要根据时量效率或锂离子电池充分放电所需时间来判定,根据经验,运用200毫安培的负载电流,使用典型开关稳压器,可比使用开关电容稳压器持续时间多出6~8%,假设最大负载与微处理器中的情况一样,仅表现到时间的20~30%,则电感开关和开关电容稳压器间操作时间的差别可忽略。  须在效率与成本之间取舍  开关电容稳压器的更多增益可能会增加少许效率,但却须要增加更多外部电容器和内部场效电晶体(FET),促使成本上升,同时也增加解决方案尺寸。上述增益可透过两个外部电容器或快速电容器(CFLY)取得,这些电容器用于储存电荷,并将电荷从VIN传输到VOUT,除快速电容,还需一个输入电容器 (CIN)及输出电容器(COUT),输入电容器指示电压波纹,而输出电容器控制输出电压波纹,依VIN和VOUT可接受的波纹标准值,CIN和COUT 值的一般范围是从1~10微法,且CFLY的数量通常比COUT少,外部电容器透过内部的功率FET在不同的配置中连接到晶片。  为利用开关电容稳压器来调节输出电压,可考虑使用脉波频率调变(PFM)或脉波宽度调变(PWM),开关电容稳压器的输出阻抗与开关频率和内部功率FET 的电阻成比例。透过调制输出阻抗,可再透过转换器对给定负载进行降压;使用回授,即能控制频率或内部FET阻抗,以调节输出电压,而PFM方案为较传统方法。  在PFM类系统中,输出电压如高于一个指定值,稳压器即进行关机控制,至输出电压降到所需值以下时再重新开机,使用PFM控制模式的优势是操作电压取决于 VIN和ILOAD,同时两者皆可调整。负载越高、操作频率就越接近指定频率,但此操作范围内的频率变化可能不适用某些可携式应用,输入电压波纹也取决于 VIN和ILOAD。10微法COUT的输出波纹将为50毫伏特,可看到250毫安培负载的波纹频率高于10毫安培负载的波纹频率。  电压偏离导致LDO效率降低  LDO在要求的电压与电池电压相近时最有效率,但如电压偏离值很远时,LDO效率就会降的很低,例如以3.6伏特电压为一个仅要求1.5伏特电压的微处理器锂离子电池充电时,把电池电压与1.5伏特LDO连接起来,就能为微处理器产生一个完整、稳定和小量的电源,但耗电量却非常明显。  LDO消耗功率(PD)等于负载电流(ILOAD)与输入和输出电压的差相乘,即PD=ILOAD×(3.6~1.5)=ILOAD×2.3V。换句话说,此例中,如以LDO做降压转换器时,仅产生42%的效率,表示LDO消耗剩余功率,且大幅增加晶片(Die)温度,而此种温度上升将引发装置可靠性相关问题。  由于具电压增益能力,开关电容稳压器成为比线性稳压器更有效的解决方案,此电压增益透过在双相位,即充电相位和传输相位中的堆叠电容器和并行电容器所取得的输入电压与输出电压比率,如位于增益配置中的一个开关电容转换器的1/2将把一个3.6伏特的输入电压(VIN)转变为1.8伏特的输出电压 (VOUT);如要求的输出电压是1.5伏特,则功率消耗仅为300毫伏特与负载电流的乘积,相当于83%的效率。  PWM模式可固定操作频率/工作周期  最近的PWM调控模式处理PFM架构中的各种频率和高输出波纹时,多数开关电容稳压器皆采PWM调制模式,功率FET电阻根据VOUT和ILOAD进行控制,才确实控制快速电容器所提供的充电量,此被称为预调制。在此模式下,操作频率和工作周期皆固定。  开关电容稳压器是新兴技术结合了开关电容器和LDO的优点,亦即将锂离子电池范围的效率和小尺寸的解决方案整合至可携式应用中,而最近拓扑技术也使用被动元件的更小值以达到更低杂讯,可携式装置中的许多功能都要求降压稳压器须具更小尺寸和更高效率,而开关电容器解决方案为理想选择。

    时间:2019-01-09 关键词: 电源技术解析 电源新技术 dcdc

  • LC滤波器要与远离DCDC高频电流环路的分析与优化设计

    LC滤波器要与远离DCDC高频电流环路的分析与优化设计

    现代电力电子系统通常在开关模式下工作,产生了较大的电磁干扰(EMI),EMI问题一直是电力电子工程师头疼的问题,解决EMI问题是一项既困难又耗时的工作,本文将介绍EMI是如何产生、传播以及如何优化解决。 首先,让咱们先了解常用的缩略语: EMC(Electromagnetic Compatibility):电磁兼容性 EMI(Electromagnetic Interference):电磁干扰 EMS(Electromagnetic Susceptibility):电磁抗扰度 IEC(International Electrotechnical Commission):国际电工委员会 FCC(Federal Communication Commission):美国联邦通信委员会 CISPR:国际无线电干扰特别委员会 CE:字母“CE”是法文句子的缩写,意指欧盟 CCC(China Compulsory Certificate):中国强制性产品认证制度,又称3C认证。 电磁兼容性及应用 电磁兼容性(EMC)是指设备或系统在电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰能力,电磁兼容(EMC)包含电磁干扰(EMI)和电磁抗扰度(EMS)。其包含的测试项目如图1所示。     图1 EMC测试项 电磁干扰限制可分为两个基本应用范畴: A类:适用于商业或工业装置环境,相应限制较为轻松; B类:适用于家用或住宅装置,相应限制较为严格。 B类限制约比A类限制低10dB,即发射振幅之比约为1:3(20×log(3)≈10dB)。市场销售的产品还需要满足一些重要的安规标准。在许多国家,电磁兼容标准和安规标准统一用一个区域认证标志来表示,如CE标志即欧洲认证标志,CCC标志即中国强制认证标志。该标志表示产品符合电磁兼容标准和安规标准。 历史上普遍接受的国际电磁干扰标准是CISPR-22,美国的电磁干扰标准是FCC,CISPR-22与FCC有所不同,但一般来说如果电源符合CISPR-22标准,那么它也符合FCC标准。总之CISPR-22标准已经成为全世界都遵守的基本标准。汽车上的电磁干扰标准是CISPR-25,相对CISPR22来说CISPR-25标准限制值更低并且额外对FM频段做了很严的限制要求。具体传导测试限制要求如图2所示。     图2 传导测试标准 如图3所示电磁干扰的辐射测试普遍采用天线接收法测试,相比于CISPR22来说CISPR25额外增加了150KHz ~ 30MHz的辐射测试,这部分测试频段覆盖了DCDC的工作频率范围,是辐射测试的难点。另外CISPR-25辐射测试采用1M法天线距离更近,测试接收的信号更强。     图3 辐射测试标准 对于设备来说DCDC开关电源是最常见的噪声源,而通常又不易受干扰,所以DCDC的EMC问题主要就是EMI问题。以Buck电源为例,DCDC芯片开关过程中产生电压和电流的变化,包含了较快的di/dt和dv/dt噪声分量,其开关噪声不仅包含开关次和倍频频率段的噪声,另外其开关速度越低,高频噪声分量衰减越大。噪声分为差模噪声和共模噪声,差模噪声是LN线之间的电位差,共模噪声是待测零部件的LN线和参考地之间的电位差。DCDC电源EMI主要于电流和电压跳变,通过共模和差模的形式耦合到接收器上。 如图4所示是Buck开关电源的噪声产生和耦合路径,从传导路径来说开关节点产生的差模干扰通过输入电容滤波后会直接传到输入端,共模干扰通过开关节点对地的耦合再通过LISN端检测到。从辐射的路径来看主要是差模的功率电流回路产生的,当然共模干扰也会产生部分辐射干扰。因此在设计电路时减小功率开关电流回路对传导辐射干扰有很大的帮助。[!--empirenews.page--]     图4 DCDC噪声源及耦合路径 电磁干扰优化措施 既然有了上面对EMI产生的原因分析,我们就可以按照如下几点对EMI进行优化: 输入端增加EMI滤波器 EMI滤波器可以抑制流经LISN的差模和共模电流,这在传导测试中尤其关键,根据对噪声的大小的衰减比例可以计算出EMI滤波器的参数大小。常见的EMI滤波器参数如图5所示。     图5 常见EMI滤波器设计参数 输入输出电容位置要靠近芯片放置 在功率开关回路中di/dt环路会产生磁场,并且磁场强度与电流和环路面积成正比关系。减小环路面积能大幅度减小对外辐射。如图6所示通过将输入电容C2靠近芯片可以显著减小磁场辐射程度。     图6 输入电容位置对EMI的影响 LC滤波器要与远离DCDC高频电流环路 所有的LC滤波器都是以电感结束,并且要远离DCDC的高频环路。防止电流环路的近场磁场效应对输入滤波器的影响。 对称设计芯片和对称电容设计 如图7所示,对称电容设计能明显抵消磁场,如果电容集成到芯片内部的话对传导和辐射的高频干扰都能起到极大的抑制作用,MPS的MPQ4491M就是一款高度集成的车载充电芯片方案,内部集成了电容,具有良好的EMI性能。     图7 对称电容设计 改用一体成型电感 环形电感的漏磁较大,体积也比较大,对大地也有比较大的耦合电容,因此其对外的辐射更大,如图8所示将环形电感替换为贴片电感后整体的EMI就会下降很多。     图8 环形电感对EMI的影响

    时间:2018-12-30 关键词: 测试 开关电源 电源技术解析 dcdc

  • EPC扩大亚洲团队,针对客户解决方案释放创新力量

    作为为支持DC/DC、激光雷达(LiDAR)、无线电源应用等方面不断扩大的客户群进行扩展的一部分,宜普电源转换公司(EPC)扩大了其在亚洲的团队,增加的新成员将与整个亚太地区21个地区的客户保持密切关系。 为了支持在亚太地区正在加速的销售增长,宜普电源转换公司(EPC)宣布扩大亚太地区的销售和FAE团队,以支持其不断扩大的客户群,积极获取全新的业务发展及抓住全新的市场商机。 EPC亚太区销售副总裁Darren Shang拥有20多年跨国功率半导体公司销售及业务发展的丰富经验。他在EPC的主要职责是制定和执行销售策略,以实现公司在亚太地区的销售目标。Darren之前在台湾的功率半导体分销商任职,包括Pantek Technology(Alltek集团)公司。在此之前,他在Boston Power、Avago(现为Broadcom)和英飞凌担任区域管理职务。Darren代表EPC支持ITRI于2018年10月30日在台湾大学举办的无线电能传输研讨会。这次活动非常成功,商业和学术专家分享了实践例子和经验。EPC在现场演示了基于eGaN的大面积无线电源应用,吸引了为行业无线电源应用开发作出贡献的工程人员的积极参与。 在2018年11月16日在中国北京举行的开放式数据中心峰会上,EPC中国区销售总监Chris Cheung和中国区FAE高级经理Henry Qiu从腾讯、阿里巴巴和百度的分享中,探讨如何利用eGaN技术,与数据中心合作伙伴找到全新业务发展的机遇。eGaN技术是针对最新的48V输入设计的技术选择。 Chris Cheung在国际整流器公司(现为英飞凌公司)拥有超过10年的销售经验。在加入EPC公司之前,他在GTC Technology公司负责找出eGaN产品的销售商机及在ENW Electronics公司工作,合共9年。 Henry Qiu拥有超过6年的DC/DC电源设计经验。他一直与客户紧密合作,利用eGaN器件来创建设计解决方案,从而优化电路性能,其性能远远超越了基于硅FET的解决方案的性能。在中国深圳华为公司任职的3年里,他管理电源模块项目,在电源应用中采用eGaN FET,并且专业地帮助EPC客户在DC/DC、无线电源和LiDAR设计中发挥eGaN器件的优势。 Shoichi Yasuda于2018年10月加入EPC,担任日本和韩国销售副总裁。Yasuda之前在众多半导体公司担任FAE职位,并负责销售管理。在加入EPC之前,他在Mitsuiwa公司工作,在那里获得了eGaN产品的深入知识。Yasuda为EPC在2019年4月19日在东京Makuhari举行的Techno Frontier 2019展览和会议上抓住了最新的高管演讲机会 - EPC公司的合伙人和联合创始人Robert Beach将借此机会与工程师分享氮化镓技术的最新发展。 全球销售和市场营销高级副总裁Nick Cataldo说:“在半导体行业持续改进、快速发展的过程中,我们的新销售和FAE成员都来自跨国公司的电力电子公司,具有丰富的销售、客户和分销管理经验,包括丰富的功率产品销售经验,通过与客户分享其销售和FAE经验,为客户缩短产品设计周期和推出市场的时间。我们新的亚洲团队成员将与各区域分销商和销售代表一起为我们遍及亚太区21个地区的客户,提供技术和业务支持”。

    时间:2018-11-29 关键词: 激光雷达 电源资讯 宜普电源转换公司epc dcdc

  • 解开功率模块降额曲线的奥秘

    解开功率模块降额曲线的奥秘

      随着电子设备的尺寸越来越小,电源设计人员在设计电源时必须考虑热限值的问题。如果一个较小的电源无法在特定的应用环境(包括环境温度)下以高负载运行,那么它就等同于没有用处。 降额曲线中就有一种常见的热限值,该热限值可以在大多数的功率模块数据表中看到。降额曲线能够显示在不同环境温度下可拉电流或功率的大小,同时仍然保持功率模块在其温度规格范围内(通常低于125°C)。图1所示为2A TPS82140功率模块数据表的两条降额曲线。     图 1:2A TPS82140功率模块的降额曲线 如图1所示,降额曲线会随着输入与输出电压的变化而发生微小的变化,因此必须查看特定设计相对应的曲线。一般来说,随着输出电压的增大,降额情况会变得稍差一些,因为总输出功率和总功率损耗也会增大。这一点可通过效率得到平衡,因为效率会随着输出电压的增大而提高,同时有助于降低功率损耗。最后,降额曲线基于一个特定的印刷电路板(PCB),而此电路板通常是功率模块的评估模块(EVM)。与联合电子设备工程委员会(JEDEC)的测试PCB不同的是,EVM能够更确切地体现实际设计问题。 而采用与3A TPS82130、2A TPS82140和1A TPS82150脚位兼容和脚位相同的设计方式则可以发挥更好的降额性能,从而减少电源设计人员所面临的难题。即便在输出达到5V时,TPS82140也可以在65°C的温和温度下安全地提供完整的2A电流。图2所示,低电流TPS82150在高达95°C的温度下仍能供应完整的1A电流。     图 2:1A TPS82150功率模块的降额曲线 当然,要获得数据表所示的降额性能,电路板的布局必须合理。但只要有5个外部无源组件且解决方案总体尺寸约达到42mm2,即可轻松实现良好的电路板布局。 一款易于设计的小功率模块即可发挥良好的散热作用。您可以在电路中的哪些地方使用这种模块呢?

    时间:2018-06-26 关键词: 德州仪器 功率模块 电源技术解析 降压模块 dcdc

  • 降压器件——线性稳压器LDO

    LDO是Low Dropout Regulator,意为低压差线性稳压器,是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器,如78xx系列的芯片都要求输入电压要比输出电压高出2v~3V以上,否则就不能正常工作。但是在一些情况下,这样的条件显然是太苛刻了,如5v转3.3v,输入与输出的压差只有1.7v,显然是不满足条件的。针对这种情况,才有了LDO类的电源转换芯片。 LDO 是一种线性稳压器。线性稳压器使用在其线性区域内运行的晶体管或 FET,从应用的输入电压中减去超额的电压,产生经过调节的输出电压。所谓压降电压,是指稳压器将输出电压维持在其额定值上下 100mV 之内所需的输入电压与输出电压差额的最小值。正输出电压的LDO(低压降)稳压器通常使用功率晶体管(也称为传递设备)作为 PNP。这种晶体管允许饱和,所以稳压器可以有一个非常低的压降电压,通常为 200mV 左右;与之相比,使用 NPN 复合电源晶体管的传统线性稳压器的压降为 2V 左右。负输出 LDO 使用 NPN 作为它的传递设备,其运行模式与正输出 LDO 的 PNP设备类似。更新的发展使用 CMOS 功率晶体管,它能够提供最低的压降电压。使用 CMOS,通过稳压器的唯一电压压降是电源设备负载电流的 ON 电阻造成的。如果负载较小,这种方式产生的压降只有几十毫伏。 DCDC的意思是直流变(到)直流(不同直流电源值的转换),只要符合这个定义都可以叫DCDC转换器,包括LDO。但是一般的说法是把直流变(到)直流由开关方式实现的器件叫DCDC。 LDO是低压降的意思,这有一段说明:低压降(LDO)线性稳压器的成本低,噪音低,静态电流小,这些是它的突出优点。它需要的外接元件也很少,通常只需要一两个旁路电容。新的LDO线性稳压器可达到以下指标:输出噪声30μV,PSRR为60dB,静态电流6μA,电压降只有100mV。LDO线性稳压器的性能之所以能够达到这个水平,主要原因在于其中的调整管是用P沟道MOSFET,而普通的线性稳压器是使用PNP晶体管。P沟道MOSFET是电压驱动的,不需要电流,所以大大降低了器件本身消耗的电流;另一方面,采用PNP晶体管的电路中,为了防止PNP晶体管进入饱和状态而降低输出能力, 输入和输出之间的电压降不可以太低;而P沟道MOSFET上的电压降大致等于输出电流与导通电阻的乘积。由于MOSFET的导通电阻很小,因而它上面的电压降非常低。 如果输入电压和输出电压很接近,最好是选用LDO稳压器,可达到很高的效率。所以,在把锂离子电池电压转换为3V输出电压的应用中大多选用LDO稳压器。虽说电池的能量最后有百分之十是没有使用,LDO稳压器仍然能够保证电池的工作时间较长,同时噪音较低。如果输入电压和输出电压不是很接近,就要考虑用开关型的DCDC了,应为从上面的原理可以知道,LDO的输入电流基本上是等于输出电流的,如果压降太大,耗在LDO上能量太大,效率不高。 DC-DC转换器包括升压、降压、升/降压和反相等电路。DC-DC转换器的优点是效率高、可以输出大电流、静态电流小。随著集成度的提高,许多新型DC-DC转换器仅需要几只外接电感器和滤波电容器。但是,这类电源控制器的输出脉动和开关噪音较大、成本相对较高。 近几年来,随著半导体技术的发展,表面贴装的电感器、电容器、以及高集成度的电源控制芯片的成本不断降低,体积越来越小。由于出现了导通电阻很小的MOSFET可以输出很大功率,因而不需要外部的大功率FET。例如对于3V的输入电压,利用芯片上的NFET可以得到5V/2A的输出。其次,对于中小功率的应用,可以使用成本低小型封装。另外,如果开关频率提高到1MHz,还能够降低成本、可以使用尺寸较小的电感器和电容器。有些新器件还增加许多新功能,如软启动、限流、PFM或者PWM方式选择等。 总的来说,升压是一定要选DCDC的,降压,是选择DCDC还是LDO,要在成本,效率,噪声和性能上比较。

    时间:2018-06-25 关键词: ldo 电源技术解析 线性稳压器 dcdc

  • DCDC转换器MC34063应用介绍

    DCDC转换器MC34063应用介绍

    MC34063由于价格便宜,开关峰值电流达1.5A,电路简单且效率满足一般要求,所以得到广泛使用。在ADSL应用中,MC34063的开关频率对传输速率有很大影响,在器件选择及PCB设计时需要仔细考虑。线性稳压电源效率低,所以通常不适合于大电流或输入、输出电压相差大的情况。开关电源的效率相对较高,而且效率不随输入电压的升高而降低,电源通常不需要大散热器,体积较小,因此在很多应用场合成为必然之选。开关电源按转换方式可分为斩波型、变换器型和电荷泵式,按开关方式可分为软开关和硬开关。斩波型开关电源斩波型开关电源按其拓扑结构通常可以分为3种:降压型(Buck)、升压型(Boost)、升降压型(Buck-boost)。降压型开关电源电路通常如图1所示。图1中,T为开关管,L1为储能电感,C1为滤波电容,D1为续流二极管。当开关管导通时,电感被充磁,电感中的电流线性增加,电能转换为磁能存储在电感中。设电感的初始电流为iL0,则流过电感的电流与时间t的关系为:iLt= iL1 (Vi-Vo-Vs)t/L,Vs为T的导通电压。当T关断时,L1通过D1续流,从而电感的电流线性减小,设电感的初始电流为iL1,则则流过电感的电流与时间t的关系:iLt=iL1-(Vo Vf)t/L,Vf为D1的正向饱和电压。 图1 降压型开关电源基本电路 MC34063的特殊应用● 扩展输出电流的应用DC/DC转换器MC34063开关管允许的峰值电流为1.5A,超过这个值可能会造成MC34063永久损坏。由于通过开关管的电流为梯形波,所以输出的平均电流和峰值电流间存在一个差值。如果使用较大的电感,这个差值就会比较小,这样输出的平均电流就可以做得比较大。例如,输入电压为9V,输出电压为3.3V,采用220μH的电感,输出平均电流达到900mA,峰值电流为1200mA。单纯依赖MC34063内部的开关管实现比900mA更高的输出电流不是不可以做到,但可靠性会受影响。要想达到更大的输出电流,必须借助外加开关管。图2和图3是外接开关管降压电路和升压电路。 图2 升压型达林顿及非达林顿接法 图3 降压型达林顿及非达林顿接法 采用非达林顿接法,外接三极管可以达到饱和,当达到深度饱和时,由于基区存储了相当的电荷,所以三极管关断的延时就比较长,这就延长了开关导通时间,影响开关频率。达林顿接法虽然不会饱和,但开关导通时压降较大,所以效率也会降低。可以采用抗饱和驱动技术,图4所示,此驱动电路可以将Q1的Vce保持在 0.7V以上,使其导通在弱饱和状态。 图4 抗饱和驱动电路 利用一片MC34063就可以产生三路电压输出,如图5所示。 图5 输出3路电压的MC34063电路 VO的输出电压峰值可达2倍V_IN,-VO的输出电压可达-V_IN。需要注意的是,3路的峰值电路不能超过1.5A,同时两路附加电源的输出功率和必须小于V_IN?I?(1-D),其中I为主输出的电流,D为占空比。在此两路输出电流不大的情况下,此电路可以很好地降低实现升压和负压电源的成本。● 具有关断功能的MC34063电路MC34063本身不具有关断功能,但可以利用它的过流饱和功能,增加几个器件就可以实现关断功能,同时还可以实现延时启动。图6是具有关断功能的34063电路,R4取510Ω,R6取3.9kΩ。当控制端加一个高电平,则MC34063的输出就变成0V,同时不影响它的过流保护功能的正常工作。将此电路稍加改动,就可以得到具有延时启动功能的MC34063电路,如图7所示。取C11为1μF,R10为510Ω,就可以达到200~500ms的启动延时(延时时间和输入电压有关)。这个电路的缺点就是当峰值电流过流时无法起到保护作用,只能对平均电流过流起保护作用。● 恒流恒压充电电路恒压恒流充电电路如图8所示,可用于给蓄电池进行充电,先以500mA电流恒流充电,充到13.8V后变为恒压充电,充电电流逐渐减小。MC34063的局限性由MC34063构成的开关电源虽然价格便宜、应用广泛,但它的局限性也是显而易见的。主要有以下几点:1)效率偏低。对于降压应用,效率一般只有70%左右,输出电压低时效率更低。这就使它不能用在某些对功耗要求严格的场合,比如USB提供电源的应用。2)占空比范围偏小,约在15%~80%,这就限制了它的动态范围,某些输入电压变化较大的应用场合则不适用。3)由于采用开环误差放大,所以占空比不能锁定,这给电路参数的选择带来麻烦,电感量和电容量不得不数倍于理论计算值,才能达到预期的效果。虽然34063有许多缺点,但对产品利润空间十分有限的制造商来说,它还是设计开关电源的很好选择。 图6 具有关断功能的MC34063电路 图7 具有延时启动功能的MC34063电路 图8 恒压恒流充电电路 开关电源的频率和ADSL性能对于ADSL来说,上行信道分布在30~100kHz之间,下行信道分布在100kHz~1.1MHz之间。长线连接速率常常是衡量ADSL性能的一个重要指标,但在线路很长的时候,下行信道中高频信道衰减得很厉害,所以此时下行低频段的信噪比对长线连接速率就起着至关重要的作用。开关电源的输出含有开关频率基频及其谐波的纹波成分,一般从基波到1谐波的能量都比较大。如果开关频率为20kHz,它的谐波为40kHz、60kHz、80kHz…。这样,从100~300kHz的下行信道中就会有10个干扰的频率点。而如果开关频率为100kHz,则干扰点就下降为2个,如果开关频率为1MHz,则下行信道就不会受到干扰,这样就能极大提高下行信道的性能。器件选择要点1)只如果外接开关管,最好选择开关三极管或功率MOS 管,注意耐压和功耗。2)如果开关频率很高,电感可选用多线并绕的,以降低趋肤效应的影响。3)续流二极管一般选恢复时间短、正向导通电压小的肖特基二极管,但要注意耐压。如果输出电压很小(零点几伏),就必须使用MOS管续流。输出滤波电容一般使用高频电容,可减小输出纹波同时降低电容的温升。在取样电路的上臂电阻并一个0.1~1μf电容,可以改善瞬态响应。PCB布局和布线的要点开关导通和关断都存在一个电流环路,这两个环路都是高频、大电流的环路,所以在布局和布线时都要将此二环路面积设计得最小。用于反馈的取样电压要从输出电容上引出,并注意芯片或开关管的散热。

    时间:2018-06-14 关键词: 转换器 电源技术解析 dcdc

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