作者：Chen, Dillen
便携储能市场的快速增长带来了户外电源这一消费品类，并且随着消费者对用电需求增加，使得户外电源功率不断增大。为了保证户外电源的安全，电池管理系统（BMS）设计需要高度可靠，有些设计者会采用冗余设计来实现该需求。本文介绍一种户外电源BMS中的冗余设计策略，以避免单点失效。
BMS板上的主要用电设备有MCU、模拟前端、信号调理芯片、通信芯片等。其中，模拟前端由电池直接供电，而信号调理、通信、风扇、显示这些用电设备不直接影响系统安全，由降压芯片将电池转换为合适电压供电即可。MCU最为重要，它不仅用于接收、处理、传输数据，还用于直接下达保护指令，因此需要冗余供电，常见的冗余供电设计如下图1所示。
图1 户外电源BMS供电系统框图
图1显示MCU具备两路供电链路…
您是否希望学习 RS-485 收发器的设计教程？本文基于 TI E2E 社区中的常见问题提供了一些解答，对于任何希望详细了解此通信标准的人来说都是非常有用的资源。
有关隔离式 RS-485 收发器的具体信息，请参阅技术文章“有疑问？TI帮你汇总隔离型RS-485收发器的七大设计问题”。
1、何时需要 RS-485 总线端接，如何正确进行端接？
RS-485 总线端接在许多应用中都很有用，它有助于提高信号完整性并减少通信问题。“端接”是指将电缆的特性阻抗与端接网络相匹配，使总线末端的接收器能够接收最大信号功率。未端接或未正确端接的总线将出现失配的情况，从而在网络末端产生反射，导致整体信号完整性降低。
在网络的双向环路时间远大于信号位时间时…
RS-485 网络的许多信号完整性和通信问题都源于端接，这可能是因为缺少端接或端接不正确。在 RS-485 基础知识系列的这一部分，我将讨论何时不需要端接 RS-485 网络，以及在需要端接时如何使用标准（并联）端接和交流电 (AC) 端接网络。
如本系列上一部分所述，RS-485 收发器的驱动器必须能够在 32 个单位负载和两个 120Ω 端接电阻上驱动 1.5V。我在本文中没有提到这一点，但要说明的是，120Ω 端接电阻值来源于双绞线总线的差模特性阻抗。简而言之，线规、绝缘类型和厚度以及每单位长度的扭绞数都会影响高速数据信号“接触”的阻抗。该阻抗以欧姆表示，对于双绞线电缆，其范围通常为 100Ω 至 150Ω。RS-485 标准的起草者选择 120Ω 作为标称特性阻抗，因此为了匹配此阻抗，端接电阻器的默认值也为 120Ω。
端…
在许多工业和汽车应用中，保护接口收发器免受各种电过应力事件的影响是一个主要问题。瞬态电压抑制器 (TVS) 二极管常用于上述用途，因为它们可以通过生成低阻抗电流路径来钳制电压尖峰。
TVS 二极管的电气特性由几个工艺因素决定。这些参数与 TVS 电压、电流和额定功率相关，具有多种多样的数值，以适应各种应用。但通过查看元件数据表，就会发现选型并不简单。在本文中，我将讨论电压参数并展示哪种 TVS 二极管适用于 RS-232、RS-485 和控制器局域网 (CAN) 应用。当然，峰值脉冲功率耗散和峰值脉冲电流也是关键参数，它们决定了系统中的放电能力和静电放电 (ESD) 水平。但在这里，我将重点介绍电压。
TVS 电压参数 VWM、VBR 和 VC
当出现不需要的高压瞬变时，TVS 二极管应起到钳位的作用；当收发器在正常条件下工作时，它们也应该是“透明的”。因此，首先要查看数据表上的额定关断电压 VWM…
RS-485 接口因其稳健性和长距离通信能力而广泛用于工业应用。自 RS-485 标准于 1998 年推向市场以来，电子系统的尺寸和复杂性不断增加。许多终端设备（例如电机驱动器、PLC 和工业 PC）现在都需要高速 (>10Mbps) 通信。TI 的 THVD1550 是新款 TI RS-485 收发器，可支持高达 50Mbps 的数据速率。在本文中，我将向您展示如何评估 THVD1550 在这种高速传输下的功率耗散。这样，您可以了解功率消耗情况并评估系统的热性能。
要计算功率损耗，您可以将功率分成几个部分。成功评估每个部分后，将所有部分相加可得到总功率。当器件在没有外部负载的情况下上电时，该集成电路 (IC) 本身会消耗功率。如果您在其输出引脚上添加负载，该器件会提供驱动负载的功率。由于 RS-485 具有差分信号，负载…
在本系列的上一部分中，我介绍了何时需要端接 RS-485 网络以及如何实施标准和交流端接方案。在这一部分中，我将介绍处理空闲总线条件的两种常见方法，以便保证总线上的逻辑状态。
由于 RS-485 是一个多点拓扑网络并且无法处理争用，因此，有时候总线上的所有 RS-485 收发器都呈现高阻抗，并且没有主动驱动逻辑状态。这通常在一个节点完成消息传输后、下一个节点开始传输消息前发生。在此期间，由于安装了端接电阻，总线将具有 0V 差分信号。电子工业协会 (EIA)-485 标准规定，当差分电压 ≥+200mV 时，RS-485 接收器的输入阈值为逻辑高电平；当差分电压 ≤-200mV 时，RS-485 接收器的输入阈值为逻辑低电平。这意味着差分输入电压有一个 400mV 的不确定状态，如图 1 所示。
图 1：RS-485 接收器输入阈值
处理这种不确定状态的两种常见方法是：选择具有内置失效防护输入阈值的接收器，或者使用额外的外部电阻器在空闲总线上创建外部偏置…
随着电气化的普及，半导体创新使我们能够与电动汽车、可再生能源和其他高压系统安全可靠地进行交互。
随着世界各地的电力消耗持续增长，高电压技术领域的创新让设计工程师能够开发出更高效的解决方案，使电气化和可再生能源技术更易于使用。
“随着人均用电量的持续增长，可持续能源变得越来越重要，”TI 副总裁及高电压产品部总经理 Kannan Soundarapandian 表示。“以负责的方式管理能源使用非常重要。我们不能浪费任何一毫焦1的能量。这就是为什么高电压技术的创新是实现能源可持续的关键。”
随着电力需求的增加（在 2 秒内将电动汽车 (EV) 从 0mph加速到 60mph 需要大量的电池电量），电压也必须增加，以便尽可能减少热量损失。将电力从电池传输到电动汽车的牵引逆变器通常需要更高的电压来提高效率，其他众多高压系统也是如此。
虽然设计这些系统可能成本高昂且困难重重，但与通过传输线…
作者：Dylan Zheng
很多工业系统中常需要负电源供电，如双电源运算放大器、超声波扫描仪和自动化测试设备等。本文主要介绍如何通过同步Buck 变换器LMR54406实现可调负电压输出，该方案具有外围电路少，成本优等特点。
LMR54406是一款易用的同步Buck变换器，输入电压范围4V~36V，最大连续输出电流0.6A，非常适用于有宽压需求的工业应用。同时，其开关频率为1.1MHz，可以选用更小尺寸的电感；内部集成了软启动、补偿电路、过流保护和过温保护，大大节省方案体积。
如图1所示，通过将原有Buck的正输出端接到系统GND；将原有Buck的GND pin作为反向电压输出端；正电源输入端加入一个对系统GND的输入电容CBUCK，即可将现有的LMR54406由同步Buck变换器转变为Inverting Buck-boost (IBB)，提供负电压输出…
随着数据需求的增加，服务器和数据中心的需求也在增加，因此用电需求也随之增加。行业趋势表明，2020 年每个机架的功率为 4kW，到 2025 年将高达 20kW。
鉴于供数据中心和服务器使用的物理空间有限，服务器电源架构产生了高功率密度要求，即在更小的区域内提供更多的功率。提高服务器电源的效率还可以降低冷却成本。
我们周围的一切都急需获得数据并由数据驱动，所有这些数据都由数据中心的服务器存储和处理，如图 1 所示。
图 1：数据连接的生态系统
服务器通常具有可扩展性和热插拔功能，以满足不同的处理要求并保持高系统可用性。为了实现无缝热插拔功能，服务器主板和配电板采用热插拔控制器或电子保险丝。服务器电源中的电子保险丝等元件需要提供更高电流，以满足持续增长的服务器用电要求。热插拔和电子保险丝等保护器件也需要处理高峰值电流，以便与服务器中现代微处理器的更高峰值处理能力匹配…
作者：Iris Wen
随着多媒体技术的发展，人们对于家庭娱乐的视听体验要求越来越高。音箱是家庭影音设备中非常重要的一部分，为提升品质，音箱的设计也面临着诸多挑战。
目前，越来越多的家用音响采用标准USB接口进行供电，USB 2.0接口的电流一般在500mA以下，Type-C接口的电流通常能够达到3A。音箱的扬声器部分需要一颗升压转换器来抬升电压，由于其功能特性，所需的功率往往较大，在一些场景下会有很高的瞬时电流，这就要求开发者在系统设计中考虑到输入电流限制的问题。TI新推出的TPS61376是一款带有平均电流限制特性的升压转换器（boost converter），能够有效地解决这个设计问题。
如上所展示的是音箱中电源系统升压部分的框图，在一些情况下，会产生超出USB电源承受范围的高瞬时电流。通常，为实现对电源的限流保护，开发者往往会采用加入load switch的方式限制输入电流，以避免损坏电源。TPS61376的问世为很大程度上简化了这一部分的设计…
作者：Iris Wen
随着USB PD (USB Power Delivery)的普及，越来越多的个人电子设备支持USB PD，除了最为常见的手机、电脑之外，显示器、便携智慧屏等产品也在朝着这个方向发展。此外，适配器、拓展坞及各类充电设备中，支持USB PD 的type-C接口也早已是产品的“标配”。在充电方面，除了USB PD，无线充电功能也逐渐走入大众视野，尤其对于一些小型电子设备而言，无线充电能够有效美化外观设计，同时也让其使用变得更加高效便捷。
TI新推出的降压/升压转换器TPS55289性能极佳，为个人电子设备中的USB PD及无线充电等相关应用提供了解决方案，TPS55289的优势体现在：
作者：Iris Wen
随着智能化水平提高、生态的完善以及技术的成熟，近年来可穿戴设备得到了飞速的发展，从日常生活到健康管理、再到游戏娱乐，它已然渗透到人们生活的方方面面。生活中最常见的可穿戴设备莫过于智能手表及智能手环，它集成高分辨率彩色显示屏以及蓝牙等无线传输模块，可以实现丰富的信息交互，同时还集成了多种传感器模块，能够帮助用户实现日常的健康监测。除此之外，AR（虚拟现实）眼镜在近几年也得到了迅猛发展，未来AR技术将会越来越多地走入大众的视野。
通常，可穿戴设备中会集成多种模块，系统设计中需要升压（Boost）或降压/升压(Buck-boost)转换器来将较低的电池输出电压提升至各类模块所需的输入电压。德州仪器（TI）2022年新推出的降压/升压转换器TPS631000能够很好地满足这一类应用的需求。这是一款采用恒定频率峰值电流模式控制的降压/升压转换器…
作者：Yuan Tan
1. 基本特性介绍
UCC217XX-Q1是一系列电流隔离单通道栅极驱动器，可用于驱动碳化硅 MOSFET 和IGBT ，具有高级保护功能，一流的动态性能和稳健性。该系列隔离栅极驱动器的主要特性介绍有：
Basic features:
Active protection:
该系列隔离栅极驱动器集成一路隔离式模拟转PWM的 传感器，等效为一个通道的隔离采样芯片，可用于温度或电压检测…
几乎每个应用中的半导体数量都在成倍增加，电子工程师面临的诸多设计挑战都归结于需要更高的功率密度。例如下面这几类应用：
实现更高功率密度的障碍是什么？实际上，热性能是电源管理集成电路 (IC) 在电气方面的附加特性，既无法忽略也不能使用系统级过滤元件“优化”。要缓解系统过热问题，需要在开发过程的每个步骤中进行关键的微调，以便设计能够满足给定尺寸约束下的系统要求。以下是 TI
…
眼下，“便携式未来”似乎近在咫尺，曾经庞大笨重的设备如今已变得轻巧便携。我在个人电子产品上对此有着亲身体会：以前的手机又重又慢，而现在的手机不仅外形纤薄，运行速度快，而且电池寿命也越来越长。
我在个人医疗保健应用中也看到了这一趋势。现在不需要去看医生就可以检查生命体征，一方面是因为血糖监测仪等设备的尺寸越来越小，可以放在掌心上，而且功耗越来越低。为了给用户提供反应灵敏的生命体征测量设备，血糖监测仪不断向功耗更低且电池寿命更长的趋势发展。
血糖监测仪是一种功耗超低的设备，并试图将静态电流 (Iq) 降到尽可能低的限值，因为它们必须能够使用同一块电池（通常是轻巧的 3V 纽扣电池）进行至少 1,000 次测试。由于血糖监测仪开始需要更多的 Bluetooth® 以及其他无线连接（如图 1 所示），要实现电池寿命…
作者：Eileen Zhang
条码扫描器又称为条码阅读器，条码扫描枪等。条码扫描器利用光电原理将条码信息转化为计算机可接受的信息的输入设备，常用于图书馆、医院、书店、超市以及物流等行业。
图1. 条码扫描器
那么，升压转换器TPS61376是如何助力更高集成度条码扫描器方案的呢？条码扫描器通常会带有大功率Flash LED用来做光线发射，它的瞬时电流是比较大的，根据用的LED数量不同一般2～3A甚至更大。而条码扫描器的电源是USB或者电池，尤其是USB接口是承受不了这样的瞬时大电流，所以通常在系统中加入一个缓冲电容，由这个缓冲电容来提供瞬时能量，此外，系统中还会在USB电源供电测加入限流保护，避免瞬时大电流将USB电源拉死。同时，电路中需要升压电路将条码扫描器的输入升压给Flash LED供电。下图为条码扫描器系统框图。
图2. 条码扫描器系统框…
作者：Kelly Bai
为了满足更小的方案尺寸以降低系统成本，小型化和高功率密度成为了近年来DCDC和LDO的发展趋势，这也对方案的散热性能提出了更高的要求。本文借助业界比较成功的中压DCDC TPS543820，阐述板上POL的热阻测量方法及SOA评估方法。
PCB Layout对热阻的影响
芯片的数据手册都会标注芯片的热阻参数，如下Figure 1 TPS543820 Thermal Information所示。但这个Thermal Metric的值并不能直接应用于实际项目的热评估中，因为芯片的散热好坏会受到PCB layout的直接影响，包括散热面积，铜厚，过孔数量甚至是布局都会对实际热阻造成较大影响。
Figure 1: TPS543820 Thermal Information
因此，我们需要对项目中重点电源器件进行实际热阻测量…
作者：Daniel Wang
电源管理芯片广泛应用于板级电源系统中，包括控制器和功率MOSFET。但对于大电流电源管理芯片，基于不同半导体工艺的技术特点，即控制器和MOSFET所需要工艺的差别，可能无法使用同一半导体制程把两者集成到同一晶圆（Wafer）上面。因而只能采用multiple-die的结构， 称为多芯片封装 (MCM)加倒装法 (Flip-chip) 的封装形式，从而导致焊盘outline不够对称。如果SMA工序不能完全依照芯片手册的焊盘及钢网的尺寸要求(有些客户可能会有自己默认的CAD和SMA规则)，可能会出现焊锡的厚度不足或不均匀。这样贴装的芯片的引脚在长期运行后(对应板级可靠性测试BLR，JESD22-A104)由于板子的翘曲形变导致引脚开裂或短路并使得芯片功能异常甚至损坏。因此正确理解和遵守芯片的焊盘和钢网的尺寸规则，并能针对性的提前做出适当的优化…
作者：Landy Mu / Eileen Zhang
随着科技的进步和人们对于移动办公以及居家办公需求的增加，相较于传统笨重的打印机，人们对于便携式打印机的需求也在增加。
便携式打印机有很多种，例如，移动办公专用的微型打印机，用于标签打印的标签打印机，用于照片打印的便携式照片打印机，用于打印错题的错题打印机等等。本文主要讨论的是移动办公专用的微型打印机，这种打印机的尺寸大约为 300*60*40mm ，与笔记本电脑尺寸相当，与普通家用打印机类似，只是添加了电池更加便携，而且不占空间。
微型打印机通常含有1~3节锂电池，而其中的喷墨打印头需要24V~48V的高压，所以会有对于升压的需求。此外，如果打印机有LED屏幕，通常还需要12V~18V的电源轨，此电源轨也需要通过升压电路来实现。下图为微型打印机中的框图。
图1. 微型打印机中电路示意图
全集成Boost…
作者：Andrew Su
锂电池广泛使用于便携式电子产品，为了给锂电池充电，就需要为这些电子产品配备充电管理芯片。充电管理芯片根据工作模式通常可分为开关模式、线性模式、和开关电容模式。
作者：Jenson Zhang/ Eileen Zhang
USB Type-C接口凭借更小的体积、正反可插设计、强大的兼容性，还能提供更高的电源传输能力和数据传输速度，正在台式电脑上得到越来越广泛的应用。仅需要一根Type-C的数据线，就可以同时实现高速数据传输和大功率传输，有效解决了桌面线材凌乱的问题。
一般来说，台式电脑的供电电源为12V直流电。台式电脑如果支持USB PD，则可以实现给笔记本电脑，显示器和手机等外设提供数据和大功率输出。由于外设所需电压为5~20V不等，所以需要升降压转换器将12V直流电转换为外设所需电压。
图1. USB Type-C PD示意图
升降压转换器TPS55288在台式电脑Type-C PD中的应用
TPS55288是德州仪器面向USB Type-C PD 应用的降压/升压转换器…
作者：Peihai Liu、Sean Zhan
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在任何照明应用中，LED都可以被视为重大技术变革。LED提高了系统能效和可靠性。汽车照明系统发生了翻天覆地的转变：从每个功能使用传统灯泡变为多LED，从标准圆形外壳到任何线条形状。此外，现在还可以提供具备动画效果的动态照明功能。 不仅如此，车灯系统从纯粹的功能性通信系统变身为汽车制造商设计语言的重要元素。LED在能耗上的降低、亮度上的提升，是卤素灯光源无法企及的，得益于更小巧的LED尺寸，新的照明效果和视觉效果现已投入使用。 随着汽车照片对动画效果、尺寸以及EMI等要求日益严苛，符合性能要求的芯片价格水涨船高。而TI利用引领全球的新工艺和新封装技术，可为您提供极高性价比的方案… |
作者：Andrew Su
锂电池具有很高的能量密度，因此在便携式设备与储能设备中得到了广泛应用。为了在安全的条件下尽可能充分利用锂电池储电能力，尤其是在部分应用中，比如笔记本电脑，手机，电动自行车等，由于涉及到数据丢失或安全隐患，系统往往需要较准确地了解锂电池的电量数据。但由于锂电池放电特性的非线性，会受到温度、放电电流大小…
作者： Terry Liang
随着新能源时代的到来，车载充电机（OBC）以及光伏逆变器（PV inverter）等新能源应用带来了数字控制开关电源的高速发展。
在开关电源的组成中，栅极驱动器作为连接控制级与功率级的桥梁，对系统的正常运行至关重要。在新能源汽车市场，尤其是关乎人身安全的车载充电器应用中，对栅极驱动器的可靠性的要求越来越高。本文以低侧驱动器为例，列举出在栅极驱动器的潜在失效风险以及对应的设计指南，以便提高栅极驱动器的可靠性。
同时本文也介绍了TI最新推出的 UCC27624是双路低侧栅极驱动器，，低至-10V输入端口负压承受能力以及强大的抗电流反灌能力，使得该芯片适合高噪声和辅助供电变压器驱动的应用场景;具有5A的驱动能力和最大30V的驱动电压，高速低延迟的开关特性。能有效驱动金属氧化物半导体场效应管…
作者：He, Xing
LED驱动芯片简介
随着汽车电子行业的快速发展，具有宽输入电压范围的高密度LED驱动芯片，被广泛应用于汽车类照明，包括车外前部和尾部照明、内部照明和显示屏背光照明。
LED驱动芯片按照调光方式可以分为模拟调光和PWM调光。模拟调光相对简单，PWM 调光相对复杂，但线性调光范围比模拟调光更大。LED驱动芯片作为一类电源管理芯片，其拓扑主要有Buck 和Boost。Buck电路的输出电流连续使其输出电流的纹波更小，要求的输出电容更小，更有利于实现电路的高功率密度。
图1 输出电流 Boost vs Buck
LED驱动芯片常见的控制模式有电流模式 (CM)，COFT（controlled OFF-time）模式， COFT&PCM（peak current mode…
模拟
汽车
DLP® 技术
嵌入式处理
工业
电源管理
