作者：Sveinn Jia

摘要

TPS54339是TI于2013年推出的基于D-CAP控制模式、输入电压4.5V-23V, 3A 的同步整流的BUCK Converter, 广泛应用于低压系统中。本文主要介绍一则故障案例，通过本案例的分析，给出D-CAP控制方式下FCCM模式器件，当备用电源电压高于BUCK预设输出电压时，存在的风险，实验测试结果，以及规避该风险的方法。

背景介绍

客户使用FCCM模式的TPS54339DDAR器件，用于12V转5V，同时有备用电源的需求，备用电源经由开关电路S1连接到BUCK的输出母线上。当检测到TPS54339输入电压低于10V时，开关电路S1闭合，系统由备用电池供电。

图1： 系统框架图

备注：

BUCK 设置的输出电压称为V_target

BUCK端实际的输出电压称为V_out;

备份电池电压称之为V_…

作者：South China FAE Skylar Li

         在白色家电领域，降压转换器的应用非常广泛，为了实现不同的功能就需要不同的电源轨。TPS54202 器件是一款在家电领域应用非常成熟的具有两个集成 N 沟道 MOSFET 的 28V, 2A的同步降压转换器，通常用于12V转5V或者3.3V的电路给MCU 或者运放等芯片供电。这颗芯片经过优化的内部补偿网络较大程度地减少了外部元件数量，并简化了控制环路设计。

        在最终产品量产之前，通常会对电源芯片进行各类的测试，比如把热电偶粘在电源芯片的塑壳上来做温升测试，或者用天线靠近电源芯片检测无线电对芯片干扰。这些测试引入的噪声有时会影响芯片的正常输出，因此减小噪声对芯片以及整个系统的正常工作至关重要。接下来介绍两个具体的噪声对TPS54202应用的影响的案例及其应对方法。

案例一：用热电偶布在TPS542…

消费者希望日常携带的各种电子设备能够配备便携、快速和高效的充电器。随着大多数电子产品转向 USB Type-C^® 充电器，越来越多的用户希望可以使用紧凑型电源适配器为所有设备充电。

在设计现代消费级 USB Type-C 移动充电器、PC 电源和电视电源时，面临的挑战是如何在缩小解决方案尺寸的同时保持甚至提高功率水平。德州仪器的低功耗氮化镓 (GaN) 器件有助于在各种最流行的拓扑中解决这一问题，同时提供散热、尺寸和集成方面的优势。在过去的几十年里，随着 GaN 等宽带隙技术的发展，交流/直流拓扑也出现了新的改进，旨在改善效率和功能。本文将深入探讨这些器件在此类应用的流行拓扑中的优势和兼容性，以及一些令人心动的新拓扑。

利用 ACF 和 AHB 拓扑更大限度提高效率和功率密度

一些新开发的半桥拓扑可以优化效率，同时提供可变输出电压能力。如图 1…

作者：Keith Kunz

随着电池供电型应用的激增，人们对质优价廉的电池和电池包的需求持续猛涨。电池制造商们不断采用新的化学物质，推出更小的尺寸，新的、复杂的限制和要求也随之产生，但是对电池基本功能的要求未曾改变，即：在不影响系统性能的前提下，延长运行时间和货架期。

更大程度降低静态电流 (I_Q) 是降低功耗进而延长电池寿命的优先选择。器件的 I_Q 是电池处于待机模式或者轻负载运行时流出的电流或消耗的电量。I_Q 能大幅影响器件的能效。在电池供电型应用中，要想在无负载或轻负载运行时实现高能效，就需要实施电源管理解决方案，在维持超低供电电流的同时，严格控制输出。

如今的很多设计仅需要几纳安的 I_Q，这个功能惠及很多需要长时间待机运行的应用，大到电动汽车 (EV)，小到电动工具和各类耳机。由于这类系统超过 99% 的时间都处于待机模式，因此，待机或睡眠模式下的 I_Q 是电池寿命的限制因素。优化直流/直流转换器、低压降稳压器 (LDO…

在过去十年内，雷达传感技术开始逐步替代传统的汽车传感方式。雷达传感技术具有多项优势，例如可以进行远距离检测，具有更高的分辨率和精度。因此，雷达传感技术被广泛应用于驾驶安全功能、自动驾驶和高级驾驶辅助系统。

 

雷达技术能够直接测量对向物体的距离和径向速度，且在阴晴雨雪等各类天气状况下均不受干扰，这正好符合了新车碰撞测试 (NCAP) 的要求。随着汽车雷达市场的不断扩张，角雷达技术也得到了迅速发展。

 

角雷达安装在汽车前后四个角上，能够感应通过低带宽网络（例如控制器局域网灵活数据速率 (CAN-FD)）发送的输出物体数据，以便雷达直接处理。角雷达可辅助许多应用，包括自动变道和侧向来车辅助、盲点检测、防撞、行人检测和车距预警。

 

然而，设计一款可靠的角雷达应用颇具挑战性，特别是在电源设计，因为雷达传感器通常需要特定的噪声和纹波水平、供电能力和散热来避免影响射频…

对于工程师来说，当不同的工程有不同的电池充电需求时，设计使用可充电电池并为消费者提供出色充电体验的应用可能具有挑战性。如果对每个应用使用专用的电池充电器，会增加设计时间，因为您必须重新设计、调试和重新鉴定每个新电路。

试想一下，能否通过选择适用于各种工程的电池充电器来尽可能地减少开发时间？具有宽输入电压 (V_IN) 和输出电压 (V_OUT) 范围的单电池充电器集成电路 (IC) 使您能够在具有不同输入适配器和电池配置的各种应用中使用相同的充电器，从而帮助缩短开发时间。

除了帮助缩短设计时间外，使用宽 V_IN 和 V_OUT 充电器还可助您探索太阳能和双向充电等新技术，从而优化消费者的充电体验。本文将介绍宽 V_IN 和 V_OUT 降压/升压电池充电器的优势。

使用单个电池充电器 IC 为多种设计提供支持

电动自行车电池充电系统设计便是一个通过对不同车型使用相…

对于工程师来说，当不同的工程有不同的电池充电需求时，设计使用可充电电池并为消费者提供出色充电体验的应用可能具有挑战性。如果对每个应用使用专用的电池充电器，会增加设计时间，因为您必须重新设计、调试和重新鉴定每个新电路。

试想一下，能否通过选择适用于各种工程的电池充电器来尽可能地减少开发时间？具有宽输入电压 (V_IN) 和输出电压 (V_OUT) 范围的单电池充电器集成电路 (IC) 使您能够在具有不同输入适配器和电池配置的各种应用中使用相同的充电器，从而帮助缩短开发时间。

除了帮助缩短设计时间外，使用宽 V_IN 和 V_OUT 充电器还可助您探索太阳能和双向充电等新技术，从而优化消费者的充电体验。本文将介绍宽 V_IN 和 V_OUT 降压/升压电池充电器的优势。

 

使用单个电池充电器 IC 为多种设计提供支持

电动自行车电池充电系统设计便是一个通过对不同车型使用…

作者：Aki Li

变频多相交错拓扑在大功率应用场景有广泛的应用场景，而采用数字控制时需要重点考虑PWM发波控制的灵活性和可靠性。本文介绍了在多相变频拓扑中使用新一代C2000的Type 4  EPWM 全局加载和一次加载功能的注意事项，并针对边界情况提出一种简单的解决方案。

在应用文档Leverage New Type ePWM Features for Multiple Phase Control中介绍了针对多相交错拓扑的PWM 发波配置推荐方法，但由于相位寄存器TBPHS本身不支持影子模式，因此一般在实际变频拓扑应用中，不建议使用TBPHS来实现不同PWM模块之间的相位交错关系，而是利用不同PWM模块的CMPA/CMPB比较寄存器的大小关系来实现。例如，针对三相交错LLC， 应用文档Implement Three-Phase Interleaved LLC on C2000 Type-4 PWM推荐的PWM发波配置如图1所示…

光耦合器又称光电耦合器、光电隔离器和光隔离器，长期以来一直是设计人员寻求系统信号电气隔离的一种选择。自 20 世纪 70 年代以来，这些半导体器件在为工业和汽车终端设备提供安全隔离方面发挥着重要作用。然而，尽管这类器件已经取得了长足的进步，但在电气特性、高压可靠性和集成能力方面似乎存在一定的限制，这促使设计人员探索其他替代方案。

于是，各种替代方案便开始不断涌现，比如电容隔离和磁隔离等技术，这些技术提供了比光耦合器更出色的整体性能。自 21 世纪初以来，德州仪器一直在投资开发基于二氧化硅 (SiO₂) 的数字隔离技术，并推出了一些数字隔离器产品，这些产品具有与光耦合器相同的功能，并还带有一些独特的优势。

缩小差距：光耦仿真器简介

德州仪器的光耦仿真器融合了传统光耦合器的优势和 TI 基于 SiO₂ 的隔离技术的优势。光耦仿真器与业内最常见的光耦合器引脚对引脚兼容…

作者：Zach Xia

在Wi-Fi无线接入点（Access Point），网络摄像头等设备中，标配有PoE供电方式早已成为主流。如何实现低成本、高可靠性的供电解决方案一直是该类产品的重点方向之一。

如下图1是非隔离的无线接入点电源系统示意图。其中，TPS2378是PoE接口协议芯片，极限耐压为100V。紧接着的是用来做降压转换的两级Buck芯片，如业界广泛使用的LMR16020和TPS562208。为了符合雷电浪涌冲击要求，实际产品一般在协议芯片前放置TVS管。

图1  非隔离型无线接入点电源系统

PoE协议规定的供电电压最大值为57V，应用中多选取工作电压58V的TVS，如SMAJ58A。从图2可以看到，雪崩击穿电压最大可达71.2V，超出LMR16020的极限耐压65V…

器件的静态电流 (I_Q) 对于连续血糖监测器 (CGM) 等低功耗节能终端设备而言，是一个重要参数。集成电路在轻负载或空载条件下消耗的电流会显著影响待机模式下的功率损失，以及系统的总运行时间。

由电池供电的负载实际上并不是常开型负载，而是脉宽调制 (PWM) 负载，这意味着负载包含两个时间段：t_PWM 和 t_Standby，如图 1 所示。尽管 t_Standby 占总负载周期（在图 1 中显示为 T）的 99.9%，但它对提升效率（尤其是轻负载效率）仍非常重要。

 

图 1：电池系统负载情况

为了提升效率和延长电池使用寿命，人们面临着降低待机模式功率损失、限制电流尖峰和减小导通时间脉冲期间占空比的诸多挑战。具有低 I_Q 的升压转换器可帮助降低电池的总功率损失。

选择低 I_Q 升压转换器来提升总效率

CGM 展示了为何最大程度降低 I_Q 对于延长电池使用寿命是重要的…

  作者：Guangyao Liang

摘要

           UCC587x-Q1 集成了丰富的诊断保护机制，使其非常适用于新能源汽车电驱动应用，帮助系统达成ASIL-D的功能安全等级。另一方面，由于其内置丰富且灵活的寄存器，在上电初始化时，需要注意寄存器的配置，否则容易引起某些故障的误报。本文将讲述上电误报SC_FAULT以及ADC_FAULT的使用场景，机理以及规避方法。

SC_FAULT 配置场景

           UCC587x-Q1 具有多达6个ADC输入引脚，其中, AI2, AI4, AI6 可以作为功率开关管短路故障的检测引脚（默认）。而短路触发对应的电压阈值较低（默认1V，可配置最高1.25V）。因此，如果把AI2, AI4以及AI6中的其中一路用于采样最高电压范围较宽的物理量（比如UCC587x-Q1本身的VCC2或者高压母线电压经过分压以后的值），且没有注意软件配置的时序…

高级驾驶辅助系统（ADAS），包括自动驾驶视觉分析、泊车辅助和自适应控制功能中的汽车系统电气化日益普及。智能连接、安全关键型软件应用以及神经网络处理都需要增强的实时计算能力。

要满足这些高级要求，需要能够支持超过100A的电子控制单元 (ECUs) 的多核处理器，例如 TDA4VH-Q1。不过，高功率也带来了设计挑战，包括实现更高电流轨的高效率、在满载条件下控制热性能和负载瞬态以及满足功能安全需求。

提供 ADAS 处理能力

TPS62876-Q1 降压转换器通过全新的堆叠功能帮助设计人员突破超过 30A 的电流限制，该功能可实现为 TDA4VH-Q1 等片上系统 (SoC) 充电所需的高电流。该系列器件采用相同封装，可提供 15A 至 30A 电流，并且通过堆叠功能还能支持大于 100A 的负载电流。

将这些器件进行堆叠不仅能为下一代 ADAS…

工程师在为采用时钟、数据转换器或放大器的医疗应用、测试和测量以及无线基础设施的噪声敏感型系统设计电源时，经常遇到的一个问题是如何提高准确度和精度，并最大限度降低系统噪声。鉴于不同的人对“噪声”这个术语有不同的理解，我在此声明，本篇文章讲述的噪声是指电路中电阻器和晶体管所产生的低频热噪声。  您通常可将噪声频谱密度曲线（以微伏/平方根赫兹为单位）中10 Hz至100kHz带宽内的噪声视为集成输出噪声（以均方根毫伏为单位）。电源噪声会降低模数转换器的性能并引起时钟抖动。

以前，对时钟、数据转换器或放大器供电时，先后采用直流/直流转换器（或模块）、低压降稳压器 (LDO)（例如 TPS7A94、TPS7A82、TPS7A84、TPS7A52、TPS7A53 或 

…

作者：Eileen Zhang

随着技术的进步，可穿戴个人电子产品的种类与所集成的功能日益丰富，例如智能手表、智能手环、AR眼镜等，越来越多的人选择购买使用这一类产品。为进一步提升用户体验，延长可穿戴设备中电池的使用寿命成为开发者面临的一个重要挑战。TI新推出的升压转换器TPS61299具有超低的静态电流，能有效满足可穿戴设备对于延长待机时长的这一要求。

TPS61299的静态电流低至95nA，在业界处于先进水平。同时，TPS61299的能量转换效率很高，例如，在输入2V、输出3.3V/200mA的条件下，效率高达94%。这些特性可以有效延长系统中电池的待机时间及使用寿命，满足可穿戴式个人电子产品的设计需求，从而带来更好的用户体验。

TPS61299的输入电流范围为0.7V至5.5V，满足绝大多数可穿戴电子产品的电池电压范围，输出电压范围为1…

作者：Janet Wu，Eileen Zhang

连续血糖监测（CGM）包括传感器、发射器、接收器三部分，其能帮助患者实现持续、实时、动态的高质量血糖监测，对于 1 型及需要胰 岛素强化治疗的 2 型糖尿病患者意义重大。

传感器负责读取皮下组织间液的葡萄糖浓度，通常为 一根插入皮下的细小软针，为一次性材料，佩戴时间一般在 7-14 天；发射器负责捕捉传感器读数并发送至无线接收器上，可次抛也可重复使用；接收器负责与发射器通讯，显示来自传感器的葡萄糖读数，可为单独的设备或通过蓝牙连接至智能手机的 app，可重复使用。其中，发射器主要由纽扣电池、电源芯片、蓝牙MCU和模拟前端构成。

图1.  连续血糖监测仪（CGM）

那么，升压转换器TPS61299是如何助力更长续航时间的CGM方案的呢？CGM通常由两节Zn-Ag₂O纽扣电池供电（Vin: 1.8~3V），电路中需要升压芯片输出3…

在工业 4.0 时代，诊断数据量逐年递增，使系统变得更智能，能够保持更长的在线时间，并最终提高生产力。在可编程逻辑控制器 (PLC) 系统、机器人和机床行业，传统上仍然缺乏诊断数据的一个领域是 24 V_DC 电源，它用于为工厂中的不同控制系统配电。

如果 24 V_DC 配电出现问题，由于缺乏负载诊断数据，通常需要花费较长时间进行调试，其中包含基本步骤（如“电源正常的 LED 是绿色还是红色？”）或侵入性调查（如模块拆卸），这会增加停机时间并降低生产力。

电流检测是一种负载诊断，当添加到 24 V_DC 配电网络时，可以改进数据收集，从而可以诊断过载电流、断线和老化的机械系统，或者识别负载是否正确开启。

通过模数转换器 (ADC) 和电流检测放大器或集成电流监测的高侧开关来检测电流的功能随时可实现。然而，鉴于隔离栅、有限的 ADC…

十多年来，德州仪器 (TI) 的 Power Stage Designer 工具一直是一款出色的设计工具，可协助电气工程师计算不同电源拓扑的电流和电压。我认为，利用这款工具可以轻松开始全新的电源设计，因为它可以实时执行各种计算，并为您提供直接反馈。

我们最新版本的 Power Stage Designer 在其现有功能集之上添加了一个新拓扑和两个新的设计功能，可帮助您进一步缩短开发电源的设计时间。

新工具包含场效应晶体管 (FET) 损耗计算器、并联电容器的电流共享计算器、交流/直流电源大容量电容器计算器、用于抑制整流器振铃效应的电阻器-电容器 (RC) 缓冲器计算器、反激式转换器的电阻器-电容器-二极管 (RCD) 缓冲器计算器、输出电压电阻分压器计算器、动态模拟和数字输出电压调节计算器、单位转换器、用于环路补偿的波特图绘图工具、负载阶跃计算器以及滤波器设计器。让我们来详细地了解一下这 13 个特性。

第 1 个：FET 损耗计…

作者：Remy Zhang

本文档介绍了D类音频功放的典型设计，概述了氮化镓器件在D类音频功放中的基础应用，并简单介绍了氮化镓器件在D类音频功放设计中，相较于硅基器件所带来的优势。

 

一 D类音频功放的典型设计

1. 什么是D类音频功率放大器？

D类功放最早由英国科学家Alec Reeves于1950年发明。简单来说，D类功率放大器就是一种电子放大器，也称为功率开关放大器，工作于脉宽调制，它将输入信号转换为脉冲流。D类功率放大器的输出晶体管级作为电子开关运行，并且没有像其他放大器那样的线性增益。D类功率放大器通过接收传入的模拟输入信号并生成PWM或PDM 开始工作。然后它将输入信号转换为脉冲流。因此，可以说一个典型的D类功放由两个输出MOSFET、一个脉宽调制器和一个外部低通滤波器组成，用于恢复放大的音频。

图1. 不同类型的音频功率放大器之间效率与失真表现的对比图

与AB类功率放大器中使用的会导致功率晶体管能量损失的线性功率调节不同…

功率密度是汽车车载充电器和服务器电源等高度受限系统环境中的主要指标。务必要减小电磁干扰 (EMI) 滤波器元件的体积，从而确保解决方案能够满足严苛的外形尺寸要求。

鉴于接触电流安全要求，用于上述和其他高密度应用的共模 (CM) 滤波器通常会限制总 Y 电容大小，因此需要大尺寸共模扼流圈来实现目标转角频率或滤波器衰减特性。这导致了权衡后的无源滤波器设计采用笨重且昂贵的共模扼流圈，尺寸相当于整个滤波器大小。

随着无源器件逐渐跟不上高速功率半导体器件以及电路拓扑的发展，无源滤波器的体积是提高功率密度的限制因素之一。实际的滤波器实现会占用电源解决方案总体积的 30%（如图 1 所示）。

图 1：3.3kW 图腾柱功率因数校正参考设计中的传统单相无源 EMI 滤波器

有源 EMI 滤波器 (AEF) 电路可为新一代电源管理系统实现更紧凑的滤波器解决方案…

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。

1. 供电环节冗余设计

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…

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C_BUCK，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…