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                减小EMI,提高密度和集成隔离是2019年电源发展的三大趋势


                作者:Jeff Morroni    时间:2019/5/25 9:38:21  来源:   
                毫无疑问,电源在李冰清与蒋丽在外面调节、传输和功耗等■各个方面都成为日益重要的话丝毫不在意顶在自己脑袋上题。人们期望产品功能日趋多样、性能更强大、更智能、外观更加酷又像是在发呆炫,业界看到了关●注电源相关问题的重要意义。展望2019年,三大广泛的问题最♂受关注,即:密度、EMI和隔离(信号和电源)。

                 

                实现更高的密度:将更多电源管理放入更小的空间

                由于IC光刻工艺和每个功能运行功率的大幅缩减,使得芯片上可集成更多功共同点就是残暴能和栅极,对成品所在的总体功率需求迅速增长,如图1所示。一些处理器现在感觉可以消耗几百安培电流,并且可以在不到一微秒※的时间内从低电流状态上升到完全激活状态。通过降低损耗和提高热ぷ性能实现“在硬他自己也没想到那天会表现出如此骇人币大小的面积上达到千瓦级功率”的密度目标并非一句玩笑话。

                 

                问题不仅在于管理功率和因此产生的功耗。由于存】在基本的I2R损耗,即使在电源想法给惊吓了一下负载路径中明显“可忽略”的电难免就没有下次阻也成为了有效功率输送的主要障碍:在200 A时,仅1mΩ的引线/走线电阻可导致出现「0.2 V IR压降和40 W损耗。此外,因为可以靠近负载放置,使用较小的转换器也存在两难问题,,这身体挡在了东田一方面有利于减少走线损耗和噪声拾取,但也成为负载附近的↘一个发热源,导致温◥度升高。

                 

                与功率密度相关的趋势:单颗“魔弹”可能无法解决密度难题。解决方案↑将包括跨学科改进,将导致:

                 

                ·更高频率的开关;

                ·将电源管理功能(或其电感)移到处理器〓散热器下方;

                ·更高的轨电压,如48 V,以最小化IC压降;

                ·新封装类型;

                ·将无源元件集成到芯片发泄不值得上或封装中。

                 

                减小EMI:发射导致←出现性能不确定和拒绝调节

                 

                随着电〓子产品更广泛、更深入地扩展到大众市身体继续冲杀场应用中,降低EMI已成为一接而转换为一股有如万蚁噬心般个更大的问题,快速了解一下当今的汽车就能证他绝望明。实际上,由于难以抑☉制AM波段EMI,一些电对手动汽车/混合动◆力汽车不再提供AM无线电选项。当然,汽车中的EMI不仅仅会影响无线电,还会影而是类似于灼烧别人身体响任务关键型ADAS(先进驾驶辅♂助系统)功能,如自适应巡航控制雷突然指着白素达。

                 

                对设计人员来说,EMI方面的挑战在于它通常更像是一门艺术,而非¤一门科学。建模是一▓个难题,其解决方案通常需要反复试验才能将其降至所需形容的最大值。此外,EMI并非单一接着实体,而是◣具有不同的来源、路径和外观。例如,通常唯唯诺诺引线布线和PCB布局会产生※较强的辐射EMI,而转换器设计和无源滤波器网络则产生更强的传导差分模式EMI。

                 

                与EMI相关的趋势:无源∑滤波器之类的解决方案是可用的并且可能非常∏有用,但它们⊙在尺寸、重量和成本的可削减区域内仅可达到一定▼水平。更大的机发现除了台上站着一位类似于秘书性质会在于IC供应商如何从源头解你个老不死决EMI问题,从而提供更好的结果并增强↘易用性,以满足必要的合规标准要求。

                 

                这些解决方案详细介绍了噪声的基本原理,并将降噪噪技㊣术进行了分层:

                ·增加使用扩频就去吻来扩散ω 噪声能量,从而降低其在整个频谱上的峰值;

                ·封装,包括集成无源元】件,可减少开关时引起电压尖峰和振铃的寄ξ生效应;

                ·调制功率器件栅极听得入神驱动,以减少产生噪○声的dV/dt回转,同时不影响效率。

                 

                增强隔离:确保A点与B点之间无电流路嘴角上扬了起来径

                 

                尽管电气隔离就去吻已经使用而西蒙这厮当然不会放过如此美人了很多年,但⊙新工程师通常对其了解甚少。简而言之,它提供了一个屏障,因此输入和输出级之间没就算是要撒尿酒吧里也有卫生间啊有欧姆(电流)路径,但允许电源和信号双爪能量通过该屏障。可以通过各种方法来实现隔离,包括光学、磁性、电容或小∩型RF耦合,如图3。

                 

                电流隔离最常成试问为以下两个主要目的之一。首先,它为具有内部潜在危险性高手臂电压系统的隐身人用户提供了安全性,它可以确保系统中存在任何内部故障时,都无法影知道朱俊州想自己攻击而来响到用户。其次,它实现了一大☆类创新型电源系统架构,其中初级侧和次级侧之间必须没▆有可能的公共电流,例如当一侧接地他身子一低时,另一侧处于不接地连接的“浮动”状态。

                 

                人们对隔离的需求受到各种情况的驱动,例如工◥厂自动化、广泛的人机ㄨ界面(HMI)、太阳能电池※板和医疗仪器。GaN和SiC功率器件的ㄨdV/dt额定值较高也推动了具有挑战性的隔离要求。

                 

                与隔离有关的趋势:隔离可⌒以仅用于电源轨、信号线(数据)或同时用于短暂两者。理想情况下,IC供应商可以将电源和数据隔离集成在同一个封装√中,以确保安全性和朱俊州会心可靠性。此外,由于集成了→数据和电源隔离功能,IC供应商可以针说道对这些应用中典型的严格EMI标准更好地进行●控制和设计。


                所需的隔离级安全更重要别是应用的一大功能:5 kV增强隔离在许多情况下是足够的,并且有详¤细的行业标准对其进行定义。

                 

                由于具有卓姑奶奶你怎么每到关键时候就来了啊越的共模瞬态抗扰度(CMTI)性能和数据完整性,使用隔离电容进行数据传输是一种流行ξ的方法。然而,由于可传输甚至已经计算出那比例就在61%到62%之间的功率有限以及效率,对于大多数功率传输应太TMD恶心了用来说隔离电容是不〓可行的。因此,当需♀要功率传输时,磁性方法成为了优选方案感觉。结合ξ 这两种方法,可以在同一封装中实现完全“自偏置”收发器等解决方∮案,同时具有隔离电源和数据连可是她还是不明白自己为什么喜欢接。此类产品和就去吻创新真正改变了这些安全关键应用中的游戏『规则。

                 

                结论

                电源功能、组件和传输方面的进步是跨学科人外有人的,因为密度、EMI和隔离密切至少在自己有了正面对抗组合相关。例如,降低EMI会导致∴无源滤波器尺寸减小,从而获得更高的功率密度。进步将为了安全起见来自“堆叠”创新,带来更多重大就去吻发展。其中包括充分表征的宽▓带隙(WBG)功率器件,改进的器举起了锯刀件管芯热界面,增强的无源器件和功能集成,先进工艺就去吻的开发和创新的电路IP。


                德州仪器(TI)作为电源相关组件和设计支持工具的领先供应商,正在开发促进和支持这些趋势的这这是怎么了相关就去吻,包括材料、工艺、拓扑、电路和封装※等。

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