cathy的博客

通过选择拓扑提高工业AC/DC电源的可靠性

作者:德州仪器 Salil Chellappan

提高电源可靠性的关键在于降低功率元件的热、电压和电流应力,这主要是输入电压和所需功率的函数。不过,您可选择有助于减轻这些应力的拓扑。

同样,虽然热应力是额定功率的函数,但电源效率也起着重要作用。因此,在追求可靠性的过程中,探索提供高效率的拓扑结构和电路元件极其重要。

在我们的94.5%效率、500 W工业AC / DC参考设计中,前端功率因数校正(PFC)级是交错式过渡模式升压拓扑,尽管单级连续导通模式(CCM)升压拓扑结构是也是一个可行选择。拓扑选择主要是出于器件压力的考虑;交错式拓扑,因两级并联工作,将功率元件(升压电感、开关金属氧化物半导体场效应晶体管[MOSFET]和整流二极管)中的电流应力降低了两倍。图1所示为两种拓扑的简化图。

浅谈差分线的长度匹配问题

问题的由来

一台设备在输入HDMI信号时测试辐射特性,主要是HDMI的CLK频率及其倍频的辐射强度易超标,有时换一条HDMI线缆或者换一台作为信源的PC后,被测机器的测试结果也会有数dB甚至十多dB的变化,一时让很多硬件工程师头疼不已。

问题的分析

造成HDMI辐射超标的原因有多种可能,就不一一分析了,这里只重点谈谈与差分线传输线长度差有关的问题。

理想情况下,差分信号是正负对称的,其共模份量为零或者只有直流份量,如图1所示。如果差分线的正负传输线长度不等,造成传输时间不一致,实际上就是信号在时间轴上的不对称,在终端负载电阻上就能观察到图2所示的波形。显然此时的正负波形不能严格对称,差分电路中的正负电流无法抵消,于是其电源中就有共模电流份量在流动。研究过EMI的人都知道,共模辐射是最难对付的。

线性稳压器连载(3):重要规格

这里所提的线性稳压器是IC(Integrated Circuit/集成电路),与其他的IC,例如运算放大器等,同样有表示特性或性能的规格。规格的英语为Specification,有方法、标准、基准等含义。线性稳压器的技术规格即规格表,其中有表示输出电压值及其精度等。这些称为参数。技术规格除了参数之外,还记载了最大额定值、工作保证条件、特性图表等非常重要的信息。图-9为基本技术规格、规格确认点及规格表例。

绝对最大额定值定义为连一瞬间都不可超过的值。其中虽然然有时会包含短路时间等时间概念的项目,不过基本上任何时间都不可超过,当然更没有±5%的公差值。有时会出现:“超过的话会如何?”或“有多少余量?”等提问。或许大家有兴趣知道,不过考虑绝对最大额定值的定义后就了解这问题并没有讨论的空间,应该探讨的是如何让使用上的最大值不超过最大额定值,或是使用较充裕的最大额定值。

保证规格值的条件非常重要,例如确认施加电压或温度等。实际使用条件和规格要求条件未必一致。例如,如果条件为Ta=25℃,其保证值则终究为Ta=25℃下的值。然而,实际使用上并非Ta=25℃这样的恒温条件中。因此,查看规格值时务必确认是否为某一点值、某范围,例如工作保证温度的值,然后再确认实际使用条件及接近设计设备工作条件的值。附带的特性图表可有助于判断。

电流检测放大器并联第一部分:诊断并联电阻连接误差

Amiri McCain

本系列博客分为三部分,我们将谈谈用安森美半导体的电流检测放大器(CSA)(如NCS21xR系列和NCS199AxR系列)如何实现精确的并联电阻连接以获得最佳性能。本文是第一部分。

在这首篇博客中,我们将专门谈谈如何诊断并联电阻连接误差。这是迄今客户在使用电流检测放大器时最常见的问题,所以今天我们将弄清楚如何快速、准确地调试这些测量误差。

要记住的一个重要因素是,电流检测放大器实际上是在检测其差分输入端的电压电位,并且精确地放大了电压,而不是电流;因此,电流是间接测量的。利用测量的输出电压、放大器增益、参考电压和并联电阻的值,可以计算出流过并联电阻器的电流:

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以下几点及下面的决策树图(Decision Tree Figure)和调试表(Debug Table)可用于诊断任何电流检测放大器电路的分流测量误差。

● 电流检测放大器是电压放大器

线性稳压器连载(2):可以分为几类呢?电路构成和特征?

系列稳压器、三引脚稳压器、降压器、LDO。这些想必有听过的名称全都是指线性稳压器。除了这些名称,根据其功能或方式可以分成几类。

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图 3:线性稳压器的体系

首先,大致分类的话可以分为正电压用和负电压用。另外,负电压用种类并不多。其下可分为固定输出型和可变输出型。固定型有输入、输出、GND等3引脚,以标准型号78xx(正)、79xx(负)型为代表。IC内置设定用的电阻,反馈引脚无须外露。可变型如图1例所示,如果为GND基准型,反馈引脚会露出变成4引脚。可变型还有无GND引脚的浮动工作317(正)、337(负)等类型,这些为3引脚。

固定和可变的又分为标准型和LDO型。LDO是Low Dropout的简称,相对于标准型3V左右的压差电压(可进行稳定工作的最低输出输入电压差),改良的1V以下的LDO,在3.3V电源IC问世时开始普及。在12V转换至5V规格全盛时期,即使压差电压为标准型3V左右也没有什么问题,但如果需3.3V电源时就无法从5V产生3.3V,于是就诞生了LDO。

为什么电容器变薄了,静电容量却反而增加了呢?

1.电容器变薄但静电容量却反而增加的理由

根据数学表达式C=ε×S/d,增大电容器静电容量的方法有如下3种:

①增大ε(介电常数)

②增大S (电极面积)

③减小d (电介质厚度)

关于此处的①②,很容易形象直观地进行想象,但是关于③却相反,总觉得厚的电介质能够积聚很多的电荷,但事实并非如此。这是因为电荷是积聚在两个电极上的, 而不是积聚在电介质中。首先,我将在使大家了解上述要点的基础上对如何推导出计算公式进行说明。以下,我将罗列枯燥无味的数学公式,敬请谅解。

2.推导C=ε×S/d

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图1 平板电容器

如图1所示,在电极之间的空间两端加上电压的情况下,所产生的电场强度为E[V/m],电压为V[V],电极间距离为d[m],并得出式(1)。

E=V/d [V/m] ……(1)

干货——对电源噪声特别敏感的滤波器设计

在一些对噪声特别敏感的电路中,如以太网物理层芯片的核心电源中,要求滤波电路不仅能衰减高频段噪声,而且能衰减低频段噪声。即要求此电源滤波电路作为一个全频段的噪声衰减器。这种设计方法长用于对噪声特别敏感的电源,如时钟的电源等。

“某以太网芯片的电源滤波电路”
某以太网芯片的电源滤波电路

在此设计中LC电路能屡出高频段噪声,而本电路中的R则是作为一个噪声的全频段衰减器。当然了,在这些电路中电阻还有一个作用便是降低整个电源电路的品质因数Q。

Q定义为回路发生谐振时,存储能量与一周内消耗的能量比值。在一个有L、C、R组成的串联电路中,总阻抗为Z。

信号打孔换层引起的回路问题及接地过孔对信号质量的影响

科林

注意使用需在PCB上钻孔的器件或在PCB上打过孔都会引起镜像平面的非连续性,会破坏信号的最佳回流途径。

信号打孔换层会改变信号的回流路径,如果信号换层,回流路径也跟着换层,但是在信号换层处过孔不能将信号回路连通起来,将引起信号回路面积增大,从而导致EMC问题。如下图所示,描述了信号打孔换层的几种情况:

“”

a、信号线换层,回流路径也从GND换到VCC上去了;
b、信号线换层,但参考面没改变,回流路径没有换层;
c、信号线换层,回流路径也换层,但只是从一个GND平面换到另一个平面;
a、c两种情况如果不能在信号换层过孔处将信号回路连通起来,将引起信号回路面积增大,从而导致EMC问题。

针对以上换层引起的回路问题其解决方法如下:

线性稳压器连载(1):工作原理是什么?

线性稳压器又称为三引脚稳压器或降压器等,由于电路简单而容易使用,是许多设计者以前早就耳熟能详的电源。过去由分立器件所构成,IC化普及后变得既简便又小型,被使用在各种不同电源的应用中。近年电子设备要求必须具有高效率,需要大输出功率的设备逐渐以开关电源为主流,不过简单又省空间且低噪声的线性稳压器则是哪里都用得到的电源。

本项从线性稳压器的工作原理开始,说明其主要规格与热计算。

线性稳压器的工作原理

线性稳压器基本上由输入、输出、GND引脚所构成,可变输出则在此增加反馈输出电压的反馈(feed back)引脚(参考图1)。

线性稳压器内部电路概述如图2所示。基本上由误差放大器(误差检测用运算放大器)、基准电压源、输出晶体管所构成。输出晶体管虽用Pch MOSFET,但也可使用Nch的MOSFET、双极的PNP、NPN晶体管。

如何实现具有RTD级精度且无需校准快速温度传感器设计?

作者:德州仪器Dan Mar

为了达到最高精确度的温度测量,系统设计者通常只有一种选择:铂电阻温度探测器(RTDs),例如PT100 或 PT1000。高度线性和可互换的RTD可用于各种精度等级(DIN)标准,如国际电工委员会(IEC)和德国标准化研究所定义的在0°C时误差低至±0.03°C。 但是,使用RTD实现这种精确度并不容易。

为了获得RTD的最高精度,通常需要花费数小时到数天来仔细选择和模拟RTD周围昂贵的精密元件。设计者必须在电路板布局上花很大功夫才能避免影响测量的电阻匹配不当现象发生。

尽管设计人员做了一丝不苟的努力,但采集电路很容易增加0.5°C 至1.0°C 的测量误差,从而使RTD本身的固有精度相形见绌。为了达到接近RTD所能提供的精度,唯一的选择是在生产中耗时耗成本地校准每个单元。