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电源

【工程师博客】电源功能安全

由 selina 提交于

<strong>作者：Tom-M</strong>

2016年，ADI公司宣布收购凌力尔特，于是一个强大的电源产品系列产生了。其中部分电路可以携带超过100A的电流，流向数据中心内使用的服务器，其他电路则提供电气隔离，还有的电路专注于处理uA。

最近，我在加利福尼亚州米尔皮塔斯参加了一个电力峰会，如果我之前没有考虑升压、降压、降压-升压、SEPIC和反激式转换器，那我一定会感到惊讶。作为此次访问的一部分，我准备了一篇关于电源电路功能安全要求的演示文稿，下面我要与大家分享其中的部分内容。

我将使用IEC 61800-5-2:2016附录A中的这个电路来说明问题。这是变速驱动的功能安全标准。

所示输入为工业领域常见的24V DC电源。即使发生故障，这些电源通常限制在60V DC以下。如果电压监视器未指定为60V，那么如图所示的解决方案将保护带有TVS和保险丝的电路。如果电压超过电源监控电路的最大指定工作电压，那么电压应该箝位，并且应该选择能够在该箝位电流下保持打开的保险丝。图中还显示了串联MOSFET，在监视器的控制下，MOSFET可以断开剩余电路的电力。最后请注意，监控范围涵盖输入和所有调节电源。通过这种方式，电源监视器负责执行大部分重要安全提升工作，而实际电源的设计并没有那么重要。

选择合适的电源为5G基站组件供电

selina /

自80年代初引入模拟蜂窝网络以来，蜂窝通信已有了长足发展。如今，随着市场由4G向5G网络解决方案迁移，蜂窝通信行业正在为实现更快数据传输速度、更低延迟以及容量、用户密度和可靠性的巨大飞跃奠定基础。例如，5G不仅可以提高数据速率（100倍）和网络容量（10倍），还可将延迟大幅降低到1 ms以下1，并同时实现数十亿互联设备近乎无处不在的连接，这些互联设备是不断增长的物联网(IoT)的一部分。一个典型的5G波束成型发射器由数字MIMO、数据转换器、信号处理组件、放大器和天线组成，如图12所示。

<strong>FPGA的供电</strong>

为了充分实现5G的优势，设计人员需要使用更高频率的无线电，通过整合更多集成型微波/毫米波收发器、现场可编程门阵列(FPGA)、更高速率的数据转换器以及适合更小蜂窝的高功率低噪声功率放大器(PA)，才能充分利用新频谱，以满足未来的数据容量需求。此外，这些5G蜂窝还将包含更多的集成天线，才能应用大规模多路输入、多路输出(MIMO)技术以实现可靠连接。因此，需要各种最先进的电源为5G基站组件供电。

电源PCB上电感放在哪里合适呢？一份“指南”送给您~

由 selina 提交于

用于电压转换的开关稳压器使用电感来临时存储能量。这些电感的尺寸通常非常大，必须在开关稳压器的印刷电路板(PCB)布局中为其安排位置。这项任务并不难，因为通过电感的电流可能会变化，但并非瞬间变化。变化只可能是连续的，通常相对缓慢。

开关稳压器在两个不同路径之间来回切换电流。这种切换非常快，具体切换速度取决于切换边缘的持续时间。开关电流流经的走线称为热回路或交流电流路径，其在一个开关状态下传导电流，在另一个开关状态下不传导电流。在PCB布局中，应使热回路面积小且路径短，以便最大限度地减小这些走线中的寄生电感。寄生走线电感会产生无用的电压失调并导致电磁干扰(EMI)。

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面向高功率应用的高效率、高密度开关电容电源

selina /

<strong>Jian Li, Jeff Zhang, Ya Liu, and Marvin Macairan Analog Devices 公司</strong>

DC/DC 转换器的功率密度通常受到体积庞大的磁性元件的限制，特别是在输入和输出电压相对较高的应用中。通过提高开关频率可以减小电感/变压器的尺寸，但因开关切换引起的损耗也会造成转换器效率降低。更好的方法是采用无电感开关电容电源 (电荷泵) 拓扑完全消除磁性元件。与传统DC/C电源相比，电荷泵可在不牺牲效率的情况下将功率密度提高 10 倍之多。飞跨电容代替了电感存储能量并将其从输入端传递到输出端。尽管电荷泵设计具有优势，但由于启动、保护、MOS管门极驱动等方面存在挑战，开关电容电源历来局限于低功率应用。

LTC7820是一款固定转换比例、高电压、高功率开关电容电源控制芯片，可为高功率、非隔离中间总线应用提供具有故障保护功能的小巧、高性价比解决方案。LTC7820 的特性包括：

通信设备制造商需要高功率输出和小尺寸解决方案

selina /

<strong>Tony Armstrong ADI公司电源产品营销总监</strong>

许多通信系统通过48 V背板供电。此电压通常会降至较低的中间母线电压，通常降至12 V、5 V甚至更低，以便为系统内的电路板机架供电。但是，这些电路板上的大部分子电路或IC都需要在3.x V到低至0.5 V的电压范围内工作，且电流从几十毫安到几百安培不等。因此，要从这些较高的母线电压降至子电路或IC所需的较低电压，必须使用负载点(PoL) DC/DC转换器。除了这本身的难度外，这些电轨还有严格的时序、电压精度、裕量和监控要求也需要考虑！

由于通信设备中可能有数百个PoL电压轨，系统架构师需要通过一种简单的方法来管理这些电轨的输出电压、时序和最大允许电流。如今的许多深亚微米IC数字处理器要求它们的I/O电压在其内核电压之前升高。另一方面，许多DSP要求它们的内核电压在I/O之前得到提升。此外，关断时序也是必不可少的。因此，系统架构师需要通过一种轻松的方法来进行更改以优化系统性能，并为每个DC/DC转换器存储特定的配置，以便简化设计工作。

通信设备制造商需要高功率输出和小尺寸解决方案

selina /

<strong>Tony Armstrong ADI公司电源产品营销总监</strong>

<strong>简介</strong>

许多通信系统通过48 V背板供电。此电压通常会降至较低的中间母线电压，通常降至12 V、5 V甚至更低，以便为系统内的电路板机架供电。但是，这些电路板上的大部分子电路或IC都需要在3.x V到低至0.5 V的电压范围内工作，且电流从几十毫安到几百安培不等。因此，要从这些较高的母线电压降至子电路或IC所需的较低电压，必须使用负载点(PoL) DC/DC转换器。除了这本身的难度外，这些电轨还有严格的时序、电压精度、裕量和监控要求也需要考虑！

由于通信设备中可能有数百个PoL电压轨，系统架构师需要通过一种简单的方法来管理这些电轨的输出电压、时序和最大允许电流。如今的许多深亚微米IC数字处理器要求它们的I/O电压在其内核电压之前升高。另一方面，许多DSP要求它们的内核电压在I/O之前得到提升。此外，关断时序也是必不可少的。因此，系统架构师需要通过一种轻松的方法来进行更改以优化系统性能，并为每个DC/DC转换器存储特定的配置，以便简化设计工作。

面向高功率应用的高效率、高密度开关电容电源

selina /

<strong>Jian Li、Jeff Zhang、Ya Liu 和 Marvin Macairan ADI 公司</strong>

DC/DC 转换器的功率密度通常受到体积庞大的磁性元件的限制，特别是在输入和输出电压相对较高的应用中。通过提高开关频率可以减小电感/变压器的尺寸，但因开关切换引起的损耗也会造成转换器效率降低。更好的方法是采用无电感开关电容电源（电荷泵）拓扑完全消除磁性元件。与传统DC/C电源相比，电荷泵可在不牺牲效率的情况下将功率密度提高10 倍之多。飞跨电容代替了电感存储能量并将其从输入端传递到输出端。尽管电荷泵设计具有优势，但由于启动、保护、MOS管门极驱动等方面存在挑战，开关电容电源历来局限于低功率应用。

LTC7820 是一款固定转换比例、高电压、高功率开关电容电源控制芯片，可为高功率、非隔离中间总线应用提供具有故障保护功能的小巧、高性价比解决方案。LTC7820 的特性包括：

通信设备制造商需要高功率输出和小尺寸解决方案

selina /

<strong>Tony Armstrong ADI公司电源产品营销总监</strong>

<strong>简介</strong>

许多通信系统通过48 V背板供电。此电压通常会降至较低的中间母线电压，通常降至12 V、5 V甚至更低，以便为系统内的电路板机架供电。但是，这些电路板上的大部分子电路或IC都需要在3.x V到低至0.5 V的电压范围内工作，且电流从几十毫安到几百安培不等。因此，要从这些较高的母线电压降至子电路或IC所需的较低电压，必须使用负载点(PoL) DC/DC转换器。除了这本身的难度外，这些电轨还有严格的时序、电压精度、裕量和监控要求也需要考虑！

由于通信设备中可能有数百个PoL电压轨，系统架构师需要通过一种简单的方法来管理这些电轨的输出电压、时序和最大允许电流。如今的许多深亚微米IC数字处理器要求它们的I/O电压在其内核电压之前升高。另一方面，许多DSP要求它们的内核电压在I/O之前得到提升。此外，关断时序也是必不可少的。因此，系统架构师需要通过一种轻松的方法来进行更改以优化系统性能，并为每个DC/DC转换器存储特定的配置，以便简化设计工作。

专为宽输入电压、低EMI应用而生的稳压器EMI

由 selina 提交于

高效率、低 EMI降压型稳压器广泛见诸于汽车、工业、医疗和电信环境，用于依靠多种输入源为各式各样的应用供电。特别是在电池供电型应用中，大量时间处于待用模式，因而要求所有的电气电路以低静态电流工作，旨在延长电池运行时间。

LT8606/LT8607/LT8608 是一个单片式降压型稳压器系列，专为具有宽输入电压范围、低 EMI水平和小解决方案尺寸的应用而优化。该系列的所有器件均采用耐热性能增强型10引脚MSE封装 和8引脚2 mm x 2 mm DFN封装，因而可安放在狭小的空间里。如表1所示，它们的不同之处在于输出电流能力。

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