作者：Yuan Tan
隔离运放在电机驱动中的应用：
电机驱动器是用来控制各种电机，比如AC变频器，伺服电机的一种控制器。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对电机进行控制，实现传动系统定位。高分辨率、精确电压电流测量在需要高性能扭矩和运动控制的工业电机驱动应用中至关重要。因为工业电机驱动器需要满足 (IEC) 61800-5-1的电气安全的需求，所以相应需要采取普通或加强型的隔离电路设计。相较于霍尔效应传感器、磁通门传感器与电流互感器， 分流电阻器加隔离运放的方案在线性度、带宽和漂移等性能更好。在电机驱动器中，通常会在功率板用隔离采样运放来对相电流，母线电流和母线电压等进行采样，如下图1：
图1 电机驱动器电压电流采样
下图所示，是使用隔离运放来进行相电流采样的常见结构和内部原理图。
图2…
应用Impedance TrackTM技术的电池电量计同时采用了库伦算法和电池电压算法进行电量计算，可为目前市面上各种类型的蓄电池提供最精准的充电指示。
在电池管理电量计论坛中，我们发现这样一个问题：有时在电池管理系统中设计电量计时，很难知道该从何处下手。我们在监测参数计算器（GPC）工具、循环学习、低温性能调整（RbTweak）、热模型下量产文件（Golden file）的生成等很多方面均碰到了问题。
我将在本文逐一解释上述术语和工具。希望在您读完本文后，可以从TI商店购买一个评估模块（EVM），完成一次循环学习，并为您的电池生成一份专属量产文件。
我们先简要介绍一下电池。电气工程师通常将锂电池视为直流（DC）电源，亦或是复合模型下带部分内阻的直流电源。但很多情况下，电池的复杂程度却与复合模型相当。在读研究生期间，我曾经学习过电池方面的知识，但直到进入TI工作之前，我也是仅仅将电池视为是一种简单的直流电模型…
作者：Dick Stacey
工业应用设计师们刚开始领会到无线电源对于其系统的价值。以电子销售点(ePOS)终端为例；使用无线电源，省去了（通过电缆或电线）连接系统的麻烦，并且不用担心充电线的腐蚀问题。这些灵活性会大大提升客户满意度，因为客户关键在意的还是速度与准确性。试想一下您所见过的所有使用这种终端的地点——饭店、杂货店、大型超市、家居装饰店、甚至是汽车租赁店。
我们都首肯的一件事是，便携性让生活变得更轻松。使用无线电源后，不用担心电线会断掉或妨碍终端的正常使用，可以大幅改善用户体验。另外，您不需要连接电缆来启动无线电源，不需要考虑使用何种USB连接器、连接何种直流适配器、额定电压和电流是否正确等问题。如果和我一样，您家里（或者办公室）的某个抽屉里也会装满旧的（无用的）电源适配器，因为没有电子装置，所以无法使用。而使用无线电源可以解决上面提到的许多问题。
一旦移除了电线，您就需要考虑如何延长电池寿命以及如何延长便携设备的运行时间…
试想你在离家1,000英里远的地方，却能够监测和控制家里和办公楼中的每一度电。你能运用这种能力做什么呢？
你有时或许想要远程调节恒温器，开灯或启动咖啡机。但同时你也可以设想，基于对电网能力和成本的实时了解来对用电进行实时决策。试想拥有这样的了解和控制，你可以通过优化能源使用和和节能情况来节省自己的荷包或公司成本。只要一部智能手机，你就可以轻松拥有一个每时每刻创造财富的工具。
几年前，这些场景还只是幻想。而今天，它们变得越来越真实，屋主对能源使用的控制达到了前所未有的水平。电力的每一阶段都变得更加智能，从集中式或分布式发电到智能住宅和建筑中电气设备的使用，包括在家、工作中和路上使用的各种设备。
先进半导体技术促进了电力监控、连接和控制（合称为智能电力）的发展。TI是致力于智能电力发展的技术创新者之一。系统开发人员可以依靠TI深入的专业知识和在电源、网络通信与控制电路方面长期的产品开发经验让发电…
便携电话、平板电脑等联网设备（物联网）的广泛使用极大地提升了世界范围内的无线通信流量。相应的，这也对通讯基础设施——如基站、远端频射单元（RRUs）、小型基地台（蜂窝）等——提出了增容要求，以处理更多的信息流量。在下班路上，我们一路可以看见在各类公办楼、水塔、体育馆等建筑设施顶部、边上矗立着多少基座和天线，它们数量众多，无处不在。
鉴于基站的数量是如此巨大，缩小单个基站的面积便成了关键。基站内的电源供给设施相比以前变得更小，我们因此可以增加数据通道，提升基站的信息流量。但是，在同样面积的区域内增加数据通道也意味着更多的设备产热，因此基站内的温度也会相应上升，这同样是个问题。相比线性稳压器（LDO），降压式DC/DC变压器产热更少，可保证基站内温度不会过快上升；考虑到全局系统信号和功率密度都大幅增加，控制温度则显得尤为重要。
图一所示的是基站内降压式DC/DC电源模块的能效典型图…
许多工业和汽车应用中都使用了同步降压转换器电源拓扑结构；此类应用还要求具有低传导放射和辐射放射特性，以确保电源不会干扰共用同一条总线的其它设备（输入电压 [VIN]）。例如，在汽车信息娱乐系统中，电子干扰(EMI) 会在汽车立体音响中发出挠人的噪音。
图1显示了同步降压转换器的原理图以及其开关节点波形。高侧MOSFET的开关速度和高侧/低侧MOSFET与印刷电路板(PCB)杂散电感和电容都具有在开关节点波形达到峰值时振铃的功能。而我们不需要开关节点波形振铃，因为它会增大低侧MOSFET的电压应力，并产生电磁干扰。
图1：同步降压转换器
为了确定图1中降压转换器的开关节点振铃与其所产生电磁干扰之间的关系，我按照国家无线电干扰特别委员会(CISPR) 25 Class 5的规定进行了传导放射测试。图2显示了测试的结果。测得的数据显示：在30MHz-108MHz的频率范围内，降压转换器的传导放射值比Class 5限制高出了15dBµV…
在成功的电源设计中，电源布局是其中最重要的一个环节。但是，在如何做到这一点方面，每个人都有自己的观点和理由。事实是，很多不同的解决方案都是殊途同归；如果设计不是真的一团糟，多数电源都是可以正常工作的。
当然，这其中也有一些通用性规则，例如：
除了这些基本的布局规则，我通常首先会识别开关回路，然后确定哪些回路具有高频开关电流。图1所示为针对降压电源（原理图和布局）的简化功率级的一个示例。
图1：降压电源原理图和布局
降压电源中存在两种状态（假定连续传导模式）：控制开关（Q1）接通时和控制开关断开时。当控制开关接通时，电流从输入流至电感器。当控制开关断开时，电流继续在电感器流动并流经二极管（D1…
随着汽车和工业电力需求的增加，针对多相和基于模块化设计的需求也在增加。多相或多模块板的设计繁冗而耗时。在这篇Altium技巧博文中，我将向您介绍如何通过轻松复制、粘贴现有原理图和布局创建多相或多模块设计。
步骤1：在Altium中建立一个简单的降压转换器原理图（图1）。
图1：Altium原理图
步骤2：更新印刷电路板（PCB），并布局部件。按照常规方法灌铜，并连接所有的网格（图2）。
图2：Altium中的布局
步骤3：通过点击和拖动选择您想要复制的部件；然后右键单击并选择复制（图3）。
图3：步骤3的屏幕截图
复制后，Altium会要求提供一个参考点；点击一个部件。
步骤4：如图4所示，在现有部件旁粘贴新部件。Altium将在每个参考标志旁添加“_1”，表示它是一个复制的部件。
图4：显示复制组件的Altium中的布局
现在，您已成功将部件复制到布局，您需在原理图窗口执行同样的操作…
哪个含硅量更高：一粒沙子还是TI最新的FemtoFET产品？坐在沙滩椅上，看着大西洋的浪潮拍打着泽西海岸，我的脑海中反复萦绕着这个问题。TI新发布的F3 FemtoFET，声称其产品尺寸小至0.6mm x 0.7mm x 0.35mm（见图1），但含硅量却轻松超过大西洋城人行板道下飞扬的沙砾。
图1：F3 FemtoFET组合尺寸
查看最新产品，加入下表包括超低容量产品CSD15380F3在内的FemtoFET产品组合，。
部件编号
N/P
Vds
Vgs
Id Cont. (A)
典型的导通电阻 (mohm)
输入电容 (pF)
4.5V
2.5V
1.8V
N
20
10
0.5
1170
220…
当我第一次听说电影《蝙蝠侠大战超人：正义黎明》时，我的内心是疑惑的，因为这两位可都是“好人”。而适用新一版USB功率输送（PD）规则（版次：1.0a）的USB已限量发布，这就导致了一个类似问题：究竟哪个版本的USB PD可以适用你的设备？
USB PD 3.0的发布并不意味着USB PD 2.0的完结和过时。尽管现在USB 3.1都有了，很多应用仍在持续使用USB 2.0。同样的，无论是3.0还是2.0，他们都是进行USB功率输送的靠谱选择，且二者具有一定的互操作性。
我们需摒弃USB PD 2.0和3.0遵循的是不一样的电压分布或幂规律的错误想法。对于这两种PD来说，所遵循的幂规律都是一样的。其中最重要的规律包括：
输出稳定度对于任何电源设计而言都是一项关键问题。由于线性稳压器简单易用（多数线性稳压器只有三个插脚），所以很容易忘记这一点的重要性。虽然目前具有许多能够确保输出稳定的技术，但最简单且最经济有效的方案是添加或使用输出电容器的等效串联电阻（ESR）。
此处以带5V输出的低压差正可调稳压器LM1084为例。LM1084能够为负载提供的电流为5A，它在可能存在大电流尖峰时能够发挥作用。它还是一种准稳压器，即传输晶体管是一种由PNP晶体管驱动的单NPN晶体管，如图1中所示。因其内部架构所需，准稳压器的输出电容器中一般需要部分ESR来确保稳定度。
图1：准稳压器内部简化示意图
一般来说，钽电容器和电解电容器的ESR足以确保稳定度，但由于设计的空间要求越来越受限，因此尺寸较小的陶瓷电容器成为了理想选择。由于陶瓷电容器几乎不存在任何ESR，因此添加外部串联电阻只是用来模拟其行为。在本文中，我将使用LM1084来演示如何估算输出中的最佳ESR值以及如何在实验室中测试其有效性…
声频放大器的一个关键设计难题在于产生电源电压。使用单芯锂电池作为电源时，升压转换器会将该电压升高，从而使声频放大器产生偏压。升高的电压水平要在声频质量和功耗之间达成折衷。您希望将电源电压升高到足以不扭曲或修剪某些声频信号（峰值功率较高）的水平。但您也不希望在其它声频信号期间耗散大量过电压（峰值功率较低）。那么，鱼与熊掌能否兼得呢？
如果电源能够根据输入的声频信号进行调整，那么答案是肯定的。较高功率的信号（需要使较高的电源电压不发生扭曲）会将声频放大器的电源电压升到更高。当该信号离开并返回较低水平时，电源电压降低。根据不断变化的声频信号而动态优化电源电压的过程被称作包络追踪。声频功率放大器的包络追踪电源参考设计可将单芯锂电池的电源电压从5.5V一直调整到11.75V。图1所示为实施过程。
图 1：对声频信号进行包络追踪的PMP9774框图
包络追踪的关键在于测量输入声频信号的强度。OPA4377是一种轨到轨输出、低成本的运算放大器…
企业服务器、交换机、基站和存储硬件设计师都在寻求在其主板上提高功率密度和效率。随着主板上元件数量的增加和外形尺寸的减小，电源密度成为进一步减小面积的限制因素。电源越小，主板尺寸就越小，减小主板尺寸就可以将更多的主板装入给定的机架中，最大限度地提高数据中心吞吐量和性能。
在图1所示的典型电信电源系统中，48VDC输入电压必须进一步降低到中间母线电压（在此例中为3.3V），然后用一个或多个降压直流（DC/DC）转换器降压成处理器、ASIC和FPGA内核轨电压、I/O轨、DDR存储器、PHY芯片和其他低压元件所需的各种稳定低输出电压。
图1：交流（AC）至48V至负载点（POL）电信电源系统
TI的氮化镓(GaN)直流/直流解决方案去除了中间母线直流/直流转换级，设计师可以在单级中将48V电压降至更低的输出电压。
去除中间母线直流/直流转换器使得功率密度和系统成本显着增加…
移动电源正变得越来越受欢迎，因为电池容量胜过诸如智能手机和平板电脑的个人电子设备的运行功率。高性能CPU、大尺寸和高分辨率的显示面板也使得运行时间缩短。这催生了诸如移动电源的快速备用电池的需求。
传统上讲，一个5V USB是智能手机和平板电脑等移动设备的标准电源。由于迷您USB的电流容量限制，一个5V电源只能至多提供10W电力，这可能需要6个多小时的充电时间。随着移动设备的电池容量的增加，电池充电时间过长成为困扰消费者的一个难题。
为了改进用户体验，高电压（> 5V）充电方法提供了更多的输入功率并缩短充电时间，同时保持2A的相同的电缆电流。除了高电压充电，许多移动电源厂商也通过集成电池电量计创造更加智能的移动电源，这使得用户可以看到移动电源状态、预期的充放电时间。这让移动电源变得更加智能。它使得用户能够知晓移动电源的状态、估计充电和放电时间。验证也正成为一种趋势。终端应用和移动电源充电前需要身份验证。该理念可保持应用程序的整体电池寿命…
正如你也许在之前的博客和Greg Lubarsky的白皮书“被遗忘的转换器”中读到的那样，从解决方案大小和成本角度看，在系统中使用一个针对特殊电源轨的电荷泵DC/DC转换器将是非常有效的，特别是这种做法消除了对电感器的需要。
电荷泵解决方案的一个挑战就是它产生的噪声要高于电感式DC/DC转换器。某些应用设计人员解决这个问题的方法是，在电荷泵输出上添加一个低压降稳压器 (LDO)，以实现一个低噪声解决方案。然而，当你需要一个负电压轨时，这种做法会特别的麻烦，原因在于负电压轨LDO的封装尺寸通常很大。例如，ADP7182采用的就是3mm x 3mm封装。
借助于TI全新的LM27761负电荷泵加上超低噪声LDO，可以既省钱又有效地解决这个难题。这个解决方案包括最新发布的LM27761反相电荷泵，并且集成了一个超低噪声LDO—所使用的技术与TI广受欢迎的LP5907相类似。
只使用电荷泵将 +…
由于经济原因和对环境的关注，电力转换系统效率变得越来越重要。80 Plus中定义的效率级别需要达到96%才能获得钛金等级认证。要实现如此之高的效率，使用传统拓扑的电源公司将面临巨大的设计挑战。
一个离线电源由功率因数校正 (PFC) 和一个DC/DC转换器组成。PFC强制输入电流随输入电压的变化而变化，这样的话，任何的电器负载将表现为一个电阻器。为了提高效率，人们已经研究了不同的PFC拓扑，其中包括传统PFC、半无桥式PFC、双向无桥PFC和图腾柱无桥PFC。在所有这些不同的PFC拓扑中，由于其使用的组件数量最少、具有最低传导损耗，并且提供的效率最高，图腾柱PFC引起了人们越来越多的关注。
图1显示的是一个图腾柱PFC结构。与传统的PFC相比，电力传导路径只包含一个二极管，而不是两个。此外，碳化硅 (SiC) 二极管被MOSFET所取代，以实现同步整流。电力传导损耗也因此降低。除此之外，可用普通MOSFET 取代D1和D2…
在使用电子元器件时，你有时候不可避免地会闻到明显是芯片烧焦的味道。这都是反向电流惹的祸。反向电流就是由于出现了高反向偏置电压，系统中的电流以相反的方向运行；从输出到输入。幸运的是，有很多方法可以保护你的系统不受反向电流的影响。这是反向电流保护系列博文的第一篇文章，在这篇文章中，你将能够对现有解决方案有高层次的总体认识和了解。
原因
反向电流的最常见原因，即反向偏置电压，就是输出上的电压要高于输入上的电压，从而使电流在系统中的流动方向与你希望的流动方向相反。图1中显示了这个情况。
图1：反向电流
VIN 由于功率损耗突然变为零，使得系统输出上的电压高于输入电压，这种情况是有可能发生的。或者是电源MUXing意外地导致了一个反向电压事件。
如何防止？
反向电流有可能损坏内部电路和电池等电源。事实上，甚至是电缆都有可能被损坏，连接器的性能也会被降低。这也是器件着火的原因，就是因为大电流导致功率耗散呈指数级别的上升。
…作者：Xiang Fang
本博客共分两个部分，第 1 部分我们探讨了使 Fly-Buck 设计稳定所需的重要设计指标。本文我们将介绍如何将这些设计指标应用到 Fly-Buck 电路设计中，以及这会对转换器工作产生怎样的影响。
图 2. 典型的双输出 LM5017 Fly-Buck 电路
我们假设您已经收集了所需的电源规范，并决定使用 LM5017 Fly-Buck 作为电源解决方案（图 2）。Fly-Buck 设计过程与普通降压转换器有很多共同之处。在确定一次侧电感和开关频率后，下一步就是设计合适的纹波注入网络（Rr、Cr 和 Cac），以确保稳定工作。设计步骤如下：
应提供足够的裕量以获得不等式左侧信息。如果将功率损耗包含在内，真正的占空比会更大一点，而且 DC 偏置额定值降低以及对陶瓷电容的温度影响会让电容值更低…
偏置电源在电源中很重要。在电源内部，需要偏置电源给 IC 加电。在电源外部，可能需要偏置电源给系统中的 MCU 和／或其它局部电源加电。
很多低电压 IC（额定电压小于 100V DC）都将偏置电源集成到该 IC 内部。不过，对于 AC-DC 电源而言事情会变得更加复杂，因为现在需要处理高很多的输入电压。
偏置电源有几种设计方法。今天，我将介绍在 AC-DC 应用中实现偏置电源的 3 种选项：线性、降压转换器或反激式转换器。
线性偏置电源
BJT 线性电路可提供一款组件数量最少的简单偏置电源解决方案。不过，使用该方案的主要缺点是效率低。
图 1. BJT 线性偏置电源
在图 1 的实例中，要使用通用 AC 输入（85VAC 至 264VAC）实现 12V/50mA 的偏置电源，需要为 R2 应用 2kΩ 的最大电阻器。即便使用串联电阻器，仍需补偿 BJT 上的损耗，在输入为 …
面对各种电源电压变量，如何在降低宽泛输入 DC/DC 解决方案成本与复杂性的同时，最大限度提高其性能与可靠性？例如，新增启停技术的汽车动力系统会涉及多变的电压分布（如图 1 所示），需要采用前置升压或降升压功率级，该功率级必须满足 40V 甚至更高电池负载突降过压瞬态的要求。
图 1：汽车冷启动波形实例
随着要求更高的宽泛 VIN 应用逐步走向成熟，我们必须采用合适的 DC/DC 转换器功率级及控制环路设计来应对大型输入电压干扰以及所预见负载电流瞬态带来的挑战。幸运的是，经典电流模式控制非常适合宽泛 VIN 电源转换器解决方案，可提供简单易用、特性集成、高度电流可扩展性以及更高性能等各种优势。
因此，当前电源电子工程师应充分理解电流模式控制。为此，我最近写了一篇分两部分的文章《DC/DC 转换器的电流模式控制稳定性分析》，更加深入地探讨了该主题。
图 2：支持峰值／谷值电流模式控制的 DC/DC 同步降压转换器…
驱车行驶在城市的大街上时，环顾一下四周，您会看到越来越多的全色 LED 标牌及留言板出现在商店、饭店和办公大楼的外墙上。随着 LED 矩阵显示系统产量的快速增长，广告标牌现在可提供商店老板可承受的价格。为了支持这一需求，我们正在努力开发新技术，进一步优化可实现这些显示屏的 LED 驱动器。
今年年初，TI 推出了业界第一个 48 输出（48 通道）LED 标牌显示器驱动器产品系列。TLC5954、TLC5955 和 TLC5958 提供三个等级的集成度，支持不同程度的灵活性。
说明
支持亮度控制的 48 通道 LED 驱动器
支持单点矫正和亮度控制的 48 通道、16 位 PWM 驱动器
具有 48kb SRAM 和预充电 FET 的 48 通道、16位 PWM 驱动器
…
一切都从五寸盘开始。这应该能够使你对SIMPLE SWITCHER® 器件在最大限度简化电源设计方面的历史有所了解。
1990年SIMPLE SWITCHER团队发布了第一款宽输入电压 (Vin) 稳压器，连同存储在五寸盘上的软件一起运到了客户手中。然而这些软盘提供了某些更有用处的功能。自从那一刻起，电源设计变得简单起来。花费数小时来计算官方组件值已经成了过眼云烟。那么环路补偿呢？已经集成到器件之中。真是太棒了。
很多年以来，不断推动着电源设计沿着效率更高、开关频率更高、静态电流更低、解决方案更小的路径发展。在DC/DC稳压器方面，这一发展以LM4360x和LM4600x器件的形式产生了有史以来最大系列的引脚兼容宽Vin同步降压器件。
更加令人惊讶的是电感器的集成，在1996年首次由SIMPLE SWITCHER器件引入业内…
当设计一款可佩戴式产品时，首先想到的可能是它的尺寸。对可佩戴式产品而言可用空间是非常有限的，但电池尺寸在总尺寸中所占的比例却相当大，原因是每充一次电后要运行很长时间才能再充一次电，并且可佩戴式设备具有各种各样的功能。所以，解决方案的其余部分必须更紧凑，目的是能集成更多的功能，同时还可多节省空间以便能容纳较大的电池。
有几个选项能使解决方案尺寸更小。首先，通过选择不同的封装可大幅缩减集成电路（IC）本身的尺寸。与四方扁平无引线（QFN）封装相比，晶圆芯片级封装（WCSP）的尺寸平均小一半以上，几乎和真实裸片尺寸相同。但因为可佩戴式产品的输出电流通常小于300mA，所以其功耗也不像大电流应用中的那么大。故此，在低功耗可佩戴式应用里散热问题不再是大问题。
为进一步使您的解决方案缩小尺寸，不妨考虑选用TI的PicoStar™ IC封装和MicroSiP™模块。SiP代表封装内的系统，可整合常用功能以减少电路板占用空间…
智能手表的热潮再次引爆了人们对可穿戴设备的关注。几乎在每一项产品的测评或是技术比较中，电池的续航能力都是首当其冲的。无论智能手表拥有多么炫酷的特性或功能，如果不具备长时间的电池续航能力，也终将会黯然失色。
智能手表的电池续航能力会受到多个因素的影响，例如电池的容量、PCB组件的功耗以及用户的使用习惯等。在所有的这些因素中，电池的容量无疑起着决定性作用。通常情况下，电池容量与电池组的物理尺寸成正比，而智能手表所追求的小巧精致更是限制了其内部电池的尺寸。目前市面上几款主流智能手表的电池容量都在130mAh到410mAh之间，运行时间也从少于一天到持续数天不等。而对于智能手环、蓝牙耳机、智能眼镜和智能首饰等其它的穿戴设备，其电池容量就更小了，这也使得每一毫安(mAH) 的电量在电池运行过程中都显得至关重要。
电池泄漏电流和充电终止电流通常是影响电池容量和运行时间的两个主要参数，而这种影响对小型电池而言则更加明显。
为了说明电池泄露的重要性…
诸如可穿戴和较小医疗设备等小型器件中的有机发光二极管 (OLED) 显示屏需要相对高的电压来驱动显示屏。但是，由于这个较高的电压只需要传送相对小的电流（通常少于100mA），提供这个电压和电流的电源可以比较小—非常小。不论你是驱动有源阵列OLED (AMOLED)，还是驱动无源阵列 (PMOLED) 显示屏，TPS61046在微型0.8mm x 1.2mm封装内提供一个高度集成的电源解决方案。
在诸如智能手表的典型可穿戴设备中，电路板面积是十分宝贵的。将组件和特性集成在一起对于最佳解决方案的设计是至关重要的。与它的前任，TPS61040相比，TPS61046集成了两个重要功能：整流二极管和负载断开电路。这个整流二极管对于高压升压转换器来说是一个必备组件，现在已经完全集成在TPS61046之内，从而将物料清单 (BOM) 中的组件数量减少了一个，并节省了印刷电路板 (PCB)。与这个二极管串联的是一个MOSFET
…
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