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技术

通信设备制造商需要高功率输出和小尺寸解决方案

<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!

用于医疗成像系统的高性能数据转换器

<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。

即使在低输入电压下,同步升压型转换器也能为大电流LED供电

<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。

需要备用电源? 保持电源连续性

<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。

物联网系统需要高集成度和小尺寸功率转换器件

<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。

突破约束:基于简单降压控制器的精密双极性电源设计

<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。

Σ-Δ调制器提高运动控制效率

<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)。

为采用增强隔离的电机控制应用选择合适的检测电阻

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

<strong>简介</strong>

Σ-Δ转换用于电机控制

<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。

一款IC适用于多种DC-DC拓扑:双输出降压型IC也可用于SEPIC和升压应用

<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。

实时控制、安全和安保技术对未来工厂技术创新的推动作用

<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。

数字隔离器的安全可靠性

<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?

自动化中的TSN:我们现在处在什么阶段?

<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。

工业电机驱动中的IGBT过流和短路保护

<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>

用于 3.3 V 电压轨的简单备份电源

<strong>Victor Khasiev Analog Devices 公司</strong>

在嵌入式系统需要可靠供电的电信、工业和汽车应用中,数据丢失是个问题。供电的突然中断会在硬盘驱动器和闪存执行读写操作时损坏数据。设计人员常常使用电池、电容器和超级电容器来存储足够的能量,以在供电中断期间为关键的负载提供短期电源支持。

LTC3643 备份电源使得设计人员能够采用一种相对便宜的储能元件:低成本电解电容器。在这里提及的备份电源或保持电源中,当电源存在时,LTC3643 把一个存储电容器充电至 40 V,而当电源中断时,LTC3643 则把该存储电容器的电能释放给关键负载。负载 (输出) 电压可变成为 3 V 和 17 V 之间的任何电压。

抢占IEEE 802.3bt PoE++先机

<strong>Christopher Gobok ADI公司</strong>

IEEE的以太网供电(PoE)新标准(也称为PoE++)经过5年的开发,将于2018年末最终定稿。新标准的出台促使供电设备(PSE)和受电设备(PD)开发人员竞相研发新硬件,因为PoE++能够为PD提供高达71.3 W功率,几乎是之前标准25.5 W的3倍。PoE++允许通过千兆以太网在相同布线上传输52 V/1.7 A,从而为新一代的高耗电应用奠定基础,包括热门的户外云台变焦摄像机网络或用于蜂窝或Wi-Fi通信的远程基站和接入点。

阻抗测量中的万能法宝

<strong>Jan-Hein Broeders ADI公司</strong>

谁不知道欧姆定律?对于直流电压来说,它表述为通过导体两点之间的电流与这两点之间的电压成正比。换言之,导体的电阻是恒定的,与电流无关。对于交流电压来说,情况则完全改变了,而且变得更加复杂。电阻变为阻抗,其定义为电压与电流在频域中的比率。幅度(或实部)代表电压和电流之间的比率,而相位(或虚部)则是电压与电流之间的相移值。

在医疗行业中有许多应用阻抗测量的用例。该技术可用于广泛的应用,例如获取某些特定人体参数、检测疾病或分析血液或唾液等人体液体。虽然这些应用的共同之处是进行阻抗测量,但每个应用又都有各自的一系列关键要求。

自动驾驶汽车—— 电源系统能胜任吗?

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

我们准备好迎接自动驾驶汽车了吗?这是我最近一直在问自己的问题,也许您也有同样的疑问!当然,就我而言,自从我十几岁的女儿开始学开车以来,我多少有点出于自身利益的考虑。在她上完第一节课后,我问她怎么样,她的回答让我有点惊讶。看起来驾车本身并不怎么让她担心,反而是她周围的驾车者令她不安。她抱怨他们总是太靠近她的后保险杠,他们从来不使用转向信号指示灯,而且他们为了变道出去,会出其不意地在她车前切进来。这些抱怨很合理,以我自己在北加利福尼亚州道路上的经历,我感同身受。

Power by Linear应对下一步挑战

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

今天,我们与Tony Armstrong讨论ADI公司如何应对电源领域的下一步挑战。Tony Armstrong是ADI公司Power by Linear™产品部门的产品营销总监。他负责电源转换和管理产品从上市到停产的所有事务。

去年,ADI公司并购了凌力尔特公司。结果是否像公司所声称的那样“成为高性能模拟行业领先企业”?

相控阵波束成形IC简化天线设计

<strong>作者:Keith Benson</strong>

<strong>摘要</strong>