技术

<strong>Catherine Chang、Aaron Schultz 和 Henry Surtihadi ADI公司</strong>

光伏 (PV) 模块是普及和经济适用的可再生能源。大多数光伏模块的寿命约为 20 年，但是，热应力和湿度侵入等其他原因会导致光伏模块的输出功率随着时间的推移而下降。为了进行调试，可通过 PV 模块的电压-电流特性曲线的变化来测量其性能下降情况。

由于 PV 模块的功率输出会随着温度发生很大的变化，因此需在其典型工作环境中测量其性能，这一点很重要。此类工作环境通常是阳光充足的户外区域，比如屋顶或未开发的空地，在这些地方很难为测量设备提供电力或控制温度。

<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。

<strong>Aaron Schultz ADI公司</strong>

这里展示的远程检测实例具有高可靠性、易连通性和超低功耗的特性。这些电路主要面向需要稳定通信和最低限度的电池维护的工业环境。本解决方案结合了近年来低功耗、高精度放大方面的研究进展，兼具同等的低功耗、高可靠性无线Mesh网络功能。支持实现这些解决方案的是零漂移、低输入偏置放大器LTC2063和LTP5901-IPM，前者最高以2 µA电流运行，后者在睡眠模式下消耗电流不到1.5 µA。这些器件的功耗足够低，可以采用一块由铜和锌电极（每个四平方英寸），以及由柠檬内部物质形成的电解质组合而成的电池供电。

<strong>无线Mesh网络</strong>

<strong>Wyatt Taylor ADI公司航空航天和防务系统工程师负责人</strong>

自越南战争以来，军用通信(MILCOM)一直是士兵装备部署的支柱。虽然数十年来，这些装备的功能和安全性均已通过实践验证，但新一代MILCOM平台将需要利用更多现代通信技术，这些技术开发用于支持手机和Wi-Fi等商用平台。MILCOM系统通常是具有按键通话(PTT)按钮的手持式装备（对讲机），用户可在需要传递语音消息时按下按键。当PTT按键未按下时，可从另一个对讲机接收传入的语音消息。两个无线电之间传递的语音消息在两名士兵之间以无线方式调制、加密、放大和传输。这些MILCOM对讲机与商用手机或通信系统之间存在许多差异，表1仅列出少数一部分。

<strong>集成模拟、数字和软件</strong>

<strong>Frederik Dostal ADI 公司</strong>

如果需要从低电压生成高电压，可采用升压转换器。它是三种基本开关稳压器拓扑中的一种，仅需两个开关、一个电感以及输入和输出电容。除了升压转换器以外，其他基本拓扑结构还包括降压转换器和反相降压-升压转换器。图 1 显示了升压转换器的原理图。在导通期间，开关 S1 闭合，电能存储在线圈 L中。电感电流随输入电压与地电位之间的差值线性增加；也就是说，随输入电压而增加。在关断期间，当 S1 开启且 S2 闭合时，存储在电感中的电能提供至输出端。电感两端的电压在此时间段内等于输出电压减去输入电压。

<strong>Eko Lisuwandi ADI公司设计部门主管</strong>

<strong>背景知识</strong>

电池在日常设备中的使用越来越普遍。在许多日常产品中，很难或无法使用充电连接器。例如，有些产品需要密封外壳，以保护敏感电子产品免受恶劣环境的影响，并方便清洁或消毒。其他产品可能太小，无法提供连接器，而在电池供电应用（包含移动或旋转部件）产品中，则无法通过连接线充电。在这些及其他应用中，无线充电能够带来更多增值，性能可靠鲁棒。无线供电有很多种方式。通常在不到几英寸的距离采用容性或感性耦合方式。本文讨论使用感性耦合的解决方案。

<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！

<strong>作者：Anton Patyuchenko</strong>

Wilhelm Conrad Rötgen于1895年发现了X射线，让他获得了第一个诺贝尔物理学奖，也为医疗成像领域奠定了基础。自那以后，X射线技术已经发展成为一门广泛的科学学科，从最广泛的意义上说，它是指众多用于人体内部的无创可视化技术。

本文讨论一些主要的现代医疗成像系统，这些系统虽然运用完全不同的物理原理和处理技术，但都有一个共同点：采用模拟数据采集前端进行信号调理，并将原始成像数据转换到数字域。

这个微小的前端功能模块虽然深藏于复杂机器内部，但其性能却会对整个系统的最终图像质量产生至关重要的影响。它的信号链包括一个检测元件、一个低噪声放大器(LNA)、一个滤波器和一个模数转换器(ADC)，而后者为本文讨论的主题。

<strong>作者：Kyle Lawrence</strong>

高功率LED在现代照明系统中的应用数量不断激增，涵盖汽车前照灯、工业/商业标识、建筑照明以及各种消费电子等应用。行业之所以转向LED技术，是因为固态照明与传统光源相比具有明显的优势：电能转换为光输出不仅效率高，而且使用寿命长。

随着越来越多的应用采用LED照明，为了提高光输出，对LED更高电流的需求也日益增长。驱动大电流LED串的最大挑战之一是在功率转换器级保持高效率，从而提供稳定调节的LED电流。功率转换器效率不高体现为电流调节器电路的开关元件引起的发热现象。

<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。

<strong>Tony Armstrong ADI 公司</strong>

在功率谱的中低端存在一些不太大的功率转换要求，这在物联网(IoT)设备之类的应用中很常见。这些应用需要使用能够处理适度电流水平的功率转换IC。电流通常在数百毫安范围，但如果板载功率放大器为了传输数据或视频而存在峰值功率需求，那么电流量可能更高。因此，随着支持众多物联网器件的无线传感器的激增，业界对专门用于空间和散热受限器件的小型、紧凑、高效功率转换器的需求在不断增加。

<strong>作者：Victor Khasiev</strong>

工业、汽车、IT和网络公司是电源电子、半导体、器件和系统的主要购买者与消费者。这些公司使用各种可用的DC-DC转换器拓扑结构，采用不同形式的降压、升压和SEPIC结构。理想情况下，这些公司会针对每个新项目使用专门的控制器。然而，采用新芯片需要大量投资，因为必须花费很多时间和成本来测试新器件是否符合汽车标准，以及验证其在特定应用、条件和设备中的功能。显然，为了降低开发和设计成本，不同应用应采用已经过批准和验证的控制器。

<strong>Nicola O’Byrne ADI公司高级系统应用 工程师</strong>

工业运动控制涵盖一系列应用，包括基于逆变器的风扇或泵控制、具有更为复杂的交流驱动控制的工厂自动化以及高级自动化应用(如具有高级伺服控制的机器人)。这些系统需要检测和反馈多个变量，例如电机绕组电流或电压、直流链路电流或电压、转子位置和速度。变量的选择和所需的测量精度取决于终端应用需求、系统架构、目标系统成本或系统复杂度。还有其他考虑因素，例如状态监控等增值特性。据报道，电机占全球总能耗的40%，国际法规越来越注重全体工业运动应用的系统效率(参见图1)。

<strong>作者：Cathal Sheehan Bourns® Electronics Nicola O’Byrne ADI公司</strong>

<strong>简介</strong>

<strong>简介</strong>

在三相电机驱动中测量隔离相电流时，有多种技术可供选择。图1显示了三种常用方法：一是隔离传感器(如霍尔效应或电流互感器)结合一个放大器；二是电阻分流器结合一个隔离放大器；三是电阻分流器结合一个隔离Σ-Δ ADC。

<strong>Victor Khasiev ADI 公司</strong>

工业系统设计人员和汽车制造商是电源电子产品的重要消费者，他们需要采用完整的可用 DC/DC 转换器拓扑系列，包括以多种形式组合的降压、升压和 SEPIC。理想情况下，每个新项目都可以利用其特有的专用控制器或单片式转换器 IC 实施性能优化，但这是不现实的。

现实情况是，工业或汽车环境中使用的每款新芯片必须在通过大量测试确定合格之后，才能用于这些要求苛刻的环境。为每种应用提供一款不同的 IC 不仅费时，而且成本之高亦让人望而却步。更好的选择是一款可用于多种拓扑、并经过测试和验证的 IC，从而使其可以在多种应用中重复使用。例如，本文将介绍 LTC3892 降压型控制器用于 SEPIC（升压和降压）及升压应用的方法。

<strong>Brendan O’Dowd ADI公司工业自动化事业部总经理</strong>

经济的普遍繁荣、传感器的普及与无处不在的云连接已开始形成合力，共同加速推动工厂系统和设备的变革步伐。

面对强大的经济和技术力量，工厂的运作方式也正在快速变化。在这个瞬息万变的环境中，善于应变的工厂设备制造商将取得蓬勃发展，因为他们能开发出联网和智能化水平不断提高的系统，增进工厂的灵活性和安全性，并在扩大联网范围的同时，继续为整个体系提供安全保障。自动化系统和自主式系统的广泛使用将降低工厂对重复性劳动或复杂人工操作的依赖性。

半导体将成为新一代工业自动化设备的核心，提供必要的处理、控制和检测功能，确保这些设备能在联网环境中有效地运行。

<strong>作者：David Krakauer，ADI公司iCoupler隔离产品线经理</strong>

一方面，设计工程师不想在系统中增加电流隔离；另一方面，为了满足国内或国际安全法规要求，他们不得不这样做。增加电流隔离的弊端是隔离直接放在数据路径中，会导致延迟并使系统变慢。此外还会增加功耗、尺寸和成本。这些折中令人遗憾。多年来，设计工程师使用光耦合器，勉强应对这些缺点，但一种新型电流隔离器——数字隔离器已经上市，缓解了这些不利影响。利用数字隔离器可以实现尺寸更小、能效更高、更具性价比、性能更高的设计。然而，安全标准并未同步跟进，给数字隔离器带来了困惑和不确定性：它们是否像电流隔离一样安全？它们是否满足安全法规要求？

<strong>作者：Volker E. Goller ADI公司</strong>

近来，任何从事工业通信的人都会面对时间敏感型网络(TSN)的话题。TSN必将到来；这只是个时间和方式问题。然而，即使到今天，人们对它在工业通信领域的优势并不是很清楚。

历史回顾

以太网在20世纪80年代初被引入办公领域，并因其惊人的10Mbps的高吞吐量（相对于当时而言）迅速普及。然而，这种以太网对于实时应用来说并不实用，因为它使用被称为“合用线”的通用介质。在高利用率的情况下容易发生冲突，导致办公设置问题。

后来随着以太网的发展，通过引入交换网络解决了冲突问题。此外，通过服务质量(QoS)引入了以太网数据报文优先级。

<strong>Dara O’Sullivan 应用工程师 ADI公司</strong>

<strong>摘要</strong>

工业电机驱动的整个市场趋势是对更高效率以及可靠性和稳定性的要求不断提高。功率半导体器件制造商不断在导通损耗和开关时间上寻求突破。有关增加绝缘栅极双极性晶体管(IGBT)导通损耗的一些权衡取舍是：更高的短路电流电平、更小的芯片尺寸，以及更低的热容量和短路耐受时间。这凸显了栅极驱动器电路以及过流检测和保护功能的重要性。本文讨论现代工业电机驱动中成功可靠地实现短路保护的问题，同时提供三相电机控制应用中隔离式栅极驱动器的实验性示例。

<strong>工业环境中的短路</strong>