电源

编者按：未来工业4.0的设备和装置的智能化程度会越来越高，对产品灵活度、效率、通信、安全性和可靠性的要求也越来越高。ADI在面对工业4.0领域的电源创新时，对产品的效率、尺寸和EMI三个方面的性能指标制定了极为严苛的考评要求，以研发更高效率、更低EMI、更小尺寸的电源产品，帮助客户向工业4.0过渡。

<strong>ADI电源产品技术优势</strong>

工业4.0时代，在使用大量数据、设有各种传感器的设备中，电源的外形尺寸、效率、EMI性能非常关键。ADI对产品的EMI、尺寸和效率三个方面的性能指标制定极为严苛的考评要求，以研发更高效率、更低EMI、更小尺寸的电源产品。自ADI公司2017年完成了对Linear凌力尔特公司的收购后，ADI把Linear的优质电源产品与其自身原有的电源管理产品相结合，成为了“Power by Linear”产品系列，加强了ADI公司在电源领域的优势。

<strong>Steve Knoth ADI公司</strong>

线性稳压器集成电路(IC)将电压从较高电平降至较低电平，且无需电感。低压差(LDO)线性稳压器是一种特殊类型的线性稳压器，其压差（需要保持稳压的输入和输出电压之间的差值）通常低于400 mV。早期的线性稳压器设计提供大约1.3 V的压差，这意味着对于5 V的输入电压，器件进行调节可实现的最大输出仅为3.7 V左右。然而，在当今更复杂的设计技术和晶圆制造工艺条件下，“低”大致定义为<100mV到300mV左右。

此外，虽然LDO稳压器通常是任何给定系统中成本最低的元件之一，但从成本/效益角度来说，它往往是最有价值的元件之一。除了输出电压调节之外，LDO稳压器的另一个关键任务是保护昂贵的后端负载免受恶劣环境条件的影响，例如电压瞬变、电源噪声、反向电压、电流浪涌等。简而言之，其设计必须坚固耐用，包括所有的保护功能，以抑制在保护负载的同时由环境带来的性能影响。许多低成本的LDO线性稳压器因没有必要的保护功能而失效，不仅会对稳压器本身造成损害，而且还会损坏后端负载。

<strong>LDO稳压器与其他稳压器的比较</strong>

低压降压转换和调节可以通过各种方法来实现。

<strong>作者：Nick Jiang</strong>

电压控制型电流源 (VCCS) 广泛用于医疗器械、工业自动化等众多领域。VCCS的直流精度、交流性能和驱动能力在这些应用中至关重要。本文分析了增强型Howland电流源 (EHCS) 电路的局限性，并阐述了如何利用复合放大器拓扑进行改进，以实现高精度、快速建立的±500 mA电流源。

<strong>增强型Howland电流源</strong>

<center><img src="http://adi.eetrend.com/files/2018-11/wen_zhang_/100015489-51984-pingmuk…; alt=""></center>

<center>图1. Howland电流源电路。</center>

<strong>作者：Ricky Yang</strong>

<strong>简介</strong>

利用ADC、PLL和RF收发器的现代信号处理系统设计通常需要更低的功耗和更高的系统性能。为这些噪声敏感的设备选择合适的电源始终是系统设计人员的难点。这些设计总是需要在高效率和高性能之间做出取舍。

传统上，LDO稳压器通常被用于为那些噪声敏感的设备供电。LDO稳压器能够抑制系统电源中经常出现的低频噪声，并且为ADC、PLL或RF收发器提供干净的电源。但是LDO稳压器通常效率较低，尤其是在LDO稳压器必须将高于输出电压几伏的电源轨降压的那些系统中。在这种情况下，LDO稳压器通常可提供30%至50%的效率，而使用开关稳压器则可实现90%甚至更高的效率。

开关稳压器虽然比LDO稳压器效率更高，但它们的噪声太大，无法在不显著降低ADC或者PLL的性能的同时，直接为它们供电。开关稳压器的噪声源之一是输出纹波，它可能在ADC的输出频谱中表现为明显的信号音或杂散。为避免降低信噪比(SNR)和无杂散动态范围(SFDR)，最大程度地减少开关稳压器的输出纹波和输出噪声非常重要。

<strong>作者：Kyle Lawrence</strong>

USB Type-C是一种相对较新的高功率USB外设标准，用于计算机和便携式电子设备。USB Type-C标准推动了USB供电规范的改变，不同于长期存在的5 V USB标准，Type-C标准的总线电压最高可达20 V，电流输送能力最高可达5 A。连接的USB-C设备可以相互识别并协商总线电压——从默认5 V USB输出到几个更高的预设电压等级，以便在需要时实现更快的电池充电和更高的功率输送（最高可达100 W）。

电池充电器中使用的简单紧凑型降压调节器和线性稳压器，仅需要5 V、500 mA至2 A的USB供电，并未充分覆盖全部Type-C USB电源范围。Type-C USB电源增加的电压范围（5 V至20 V），需要的不仅仅是9 V至36 V（或60 V）汽车电池或其他充电电源的降压转换，还需要一个可调降压-升压转换器，以便能够同时对输入至输出电压进行升压和降压。

此外，对于高功率汽车USB充电器，降压-升压转换器应支持10 A或更高峰值开关电流额定值，并提供低EMI性能。将开关频率设置在AM无线电频带之外并使解决方案保持小尺寸的能力是颇受追捧的特性。高压单片转换器（带片上开关）不能承受如此高的峰值开关电流而不烧毁。

<strong>Tony Armstrong和Steve Knoth ADI 公司</strong>

在当今持续运转的世界里，无论外部环境或运行条件如何，许多电子系统持续运行是常见现象。换句话说，系统电源的任何故障，无论是瞬时、以秒计还是以分钟计的故障，都必须在设计过程中加以考虑。处理此类情况的最常见的方式是使用不间断电源(UPS)来弥补这些短暂的停机时间，从而确保系统以高可靠性连续运行。同样，当今有许多应急和备用系统用来为楼宇系统提供备用电源，以保证安保系统和关键设备能够在断电期间（无论根本原因是什么）保持运行。

我们日常生活中使用的无处不在的手持电子设备中可以很容易找到一些明显的例子。由于可靠性至关重要，手持设备采用轻便电源精心设计，可在一般条件下可靠使用。但是，再精心的设计也无法防止人们的误操作。例如，手持便携式扫描设备从工厂工人手中掉下，导致其电池摔出来。这些事件在电子学上是不可预测的，如果没有某种形式的安全网——即某种短期电力保持系统，其中储存有足够的能量来提供备用电源，直到电池被更换或数据存储到永久性存储器中——存储在易失性存储器中的重要数据将会丢失。

此例清楚地说明了电子系统需要其他形式的电源，以便在主电源中断时有电可用。

<strong>作者：Frederik Dostal</strong>

什么是负电压？说到电压，一切都是相对的。不同的电导体之间有不同的电位。这意味着一个电压可以高于另一个电压。这种情况下一般不会使用“负电压”的描述。我们所说的负电压是指一个电压低于系统的地电位。图1是一个3.3V电源电压和0V系统地电位的示例。在这个系统中，需要测量和记录传感器的信号。这些信号可能在+2.5V和–2.5V之间。

为了检测这些信号，我们采用+3.3V的正电源电压和–3.3V的负电源电压的运算放大器。且系统中已经提供+3.3V正电压。对于所需的–3.3V负电压，可以利用系统的–5V来产生。该电压轨可能来自基于变压器的电源，通常该电压是没有经过精确调节的。为了精准生成–3.3V，我们需要使用线性稳压器。

市场上有众多适用于正电压的线性稳压器可供选择。在需要转换负电压的应用中，是否可以使用这种正线性稳压器？

近日，ADI 在中电网举办了一场在线研讨会【通过微型模块产品简化电源设计】，研讨会上介绍了 ADI 的 μModule（微型模块）DC/DC 电源产品。

μModule DC/DC 电源产品是完整的系统化封装 (SiP) 电源管理解决方案，在紧凑型表贴BGA或LGA封装内集成DC/DC控制器、功率晶体管、输入和输出电容、补偿组件和电感。这些产品解决了快速设计和空间限制，同时提供高效率和低EMI。电源产品营销总监 Tony Armstrong 还重点展示了这些产品质量和可靠性数据。

点击链接;：http://webinar.eccn.com/details/2018101710009147.html 可回看研讨会哦~

附件是本期研讨会的讲义，供大家下载并学习~

<strong>Steven Martin，电池充电器设计经理</strong>

处理电源电压反转有几种众所周知的方法。最明显的方法是在电源和负载之间连接一个二极管， 但是由于二极管正向电压的原因，这种做法会产生额外的功耗。虽然该方法很简洁，但是二极 管在便携式或备份应用中是不起作用的，因为电池在充电时必须吸收电流，而在不充电时则须 供应电流。

另一种方法是使用图 1 所示的 MOSFET 电路之一。

<center><img src="http://adi.eetrend.com/files/2018-10/wen_zhang_/100015009-50646-pingmuk…; alt=""></center>

<center>图 1:传统的负载侧反向保护</center>

<strong>Steven Martin，电池充电器设计经理</strong>

<strong>引言</strong>

处理电源电压反转有几种众所周知的方法。最明显的方法是在电源和负载之间连接一个二极管， 但是由于二极管正向电压的原因，这种做法会产生额外的功耗。虽然该方法很简洁，但是二极 管在便携式或备份应用中是不起作用的，因为电池在充电时必须吸收电流，而在不充电时则须 供应电流。

另一种方法是使用图 1 所示的 MOSFET 电路之一。

<center><img src="http://adi.eetrend.com/files/2018-10/wen_zhang_/100014944-50479-pingmuk…; alt=""></center>