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
…设计一个空负载时流耗仅有几微安的DC/DC转换器可以被看作是用打火机油为大排量汽车补充燃料 – 你也许能让他运转，但是并不容易！在大多数新式DC/DC转换器中，满负载时的高效率已司空见惯，然而，在负载被禁用或者断开时实现高效率仍然是一项困难且/或者开销很大的任务。
很多汽车和工业应用不但在满负载时要求从主电源到低至负载点 (POL) 电压的高效12V或24V降压电力转换，而且在器件处于空闲或者关断状态时需要流耗极低。为了实现如此低的电流，你可以简单地使用一个与降压转换器并联的低压降稳压器 (LDO) ，在系统进入轻负载/无负载状态时从电池汲取最少的电流。
最终，在系统中延长电池使用寿命的理想情况将是禁止任何可能的器件使用输入电源。然而在某些情况下，对于系统中的特定组件，仍然需要为他们提供稳压电压，以便在关断状态期间实现与其他系统块的通信（即汽车应用中的CAN总线收发器）。不是专门针对轻负载效率而设计的DC/DC转换器在没有负载的时候流耗为几毫安…
当听到“高功率 PoE”或“4 对 PoE”时您所想到的功率等级是多少？您是否想到的是双倍802.3at（提供给 PD 的 51W 总功率）？或者想到了更高的数值（60W、70W 或 80W 的 PD 功率）？如果您想到了甚至更高的功率，我有一个好消息和一个坏消息。好消息是我们正在研究可实现的方案及其实现方法；坏消息是这并不像您想象的那么简单。
在从 4PPoE 研究组阶段发展成现在的 IEEE 802.3bt 任务组的过程中，我们聆听了大量解决该问题的报告。这些报告包括以太网布线过程中的对至对电流不平衡、通道中其它器件（二极管与变压器等）引起的电流不平衡以及线缆中功耗引起的线缆发热等各种主题。事实上，所组建的专门小组已经在会议间的不平衡主题方面取得了进展。
现在您可能会问：为什么这么复杂？实际上有很多原因，我会尽量介绍主要原因…
电源一般会感测输出电压并对其进行稳压。但通常总需要测量某种类型的电流。需要测量电流的主要原因有两个：
有多种测量电流的方法，但这些方法可分为两类：损耗电流感测（添加一个组件，产生损耗），或无损耗电流感测（使用现有组件）。
测量电流的两种“损耗”电流感测方法有……
只使用一个电阻器便可测量电流。每个人都知道欧姆定律：V=IR。通过测量已知电阻器上的电压就可以确定电流。图 1 是如何测量电源输出端电流的简易图。
图 1：使用一个电阻器测量电源输出电流
用这种方法测量电流可能对于限制或调节 DC 层面上的输出电流非常有用。出于控制目的，通常需要非常快速地测量 AC 电流。图 2 是测量同步降压转换器的 FET 电流的方法。
图 2：使用一个电阻器测量 FET 电流
这种电流测量方法对于电流模式控制非常必要…
作者：Bosheng Sun
几十年来，平均电流模式控制一直用于功率因数校正 (PFC)，而且在商业市场也有各种采用这种控制算法的 PFC 控制芯片。
图 1 是这种平均电流模式控制的形象介绍。
图 1. PFC 的平均电流模式控制
通常认为，平均电流模式控制的性能可充分满足大部分 50/60Hz AC 线路输入的商用电源应用需求。但是，传统平均电流模式控制会使电感器电流领先于输入电压，导致不统一的基本位移功率因数与过零失真。在 PFC 工作在高频率 AC 环境下时，这种情况会变得更糟糕，例如工作在 400Hz 下的机载系统。这些系统所需的高质量输入电流很难通过传统控制方法实现。一种名为占空比前馈 (DFF) 控制的最新控制方法可有效降低高线路频率下的输入电流失真1/2/3。
DFF 控制的基本构想是预先计算占空比，以减轻反馈控制器的任务。对于工作在连续传导模式下的升压拓扑来说，占空比 dFF 的计算公式为：
作者：Brian King
以下这 4 个基本技巧可帮助您减少涉及 EMI 合规性时为您带来的烦恼。当然，EMI 主题非常广泛，会涉及很多其它技巧。
回顾第 1 部分(http://www.deyisupport.com/blog/b/power_house/archive/2014/06/18/powerlab-emi-1.aspx)的讨论内容，在该部分我们重点讨论了当电源中的组件寄生电容直接耦合至电源输入电线时会发生的情况。现在，我们来看看共模 EMI 问题的最常见来源：电源变压器。
该问题由一次绕组和二次绕组间的寄生电容以及一次绕组的高 dV/dt 引起。这个绕组间的电容可起到充电泵的作用，导致杂散电流流到通常连接至接地的二次侧。这里有四个可最大限度减少该问题的常见技巧。
负载开关是节省空间的集成式电源开关。这些开关可用来“断开”耗电量大的子系统（当处于待机模式时），或用于负载点控制以方便电源排序。智能手机得到普及之后，人们创建了负载开关；由于手机添加了更多的功能，因此它们需要更高密度的电路板，这样空间就变得不足了。集成式负载开关可解决这个问题：将电路板空间归还给设计人员，同时集成更多的功能。
图1：电源开关的常见分立实施方案
与分立电路相比，集成式负载开关的优势是什么？
如图1所示，典型的分立式解决方案包括一个P通道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、一个N通道MOSFET和一个上拉电阻器。虽然这对开关电源轨来说是业经验证的有效解决方案，但它具有较大的占位面积。现在我们可获得更紧凑的解决方案，如德州仪器（TI）的TPS22915等负载开关 —— 它们的占位面积不到1mm2！使用双通道TPS22968更能显著节省空间…
嗨，我的FET狂热爱好者同行们，欢迎回到“看懂MOSFET数据表”博客系列的第3部分！今天我们来谈一谈MOSFET电流额定值，以及它们是如何变得不真实的。好，也许一个比较好的解释就是这些额定值不是用确定RDS(ON) 和栅极电荷等参数的方法测量出来的，而是被计算出来的，并且有很多种不同的方法可以获得这些值。
例如，大多数部件中都有FET“封装电流额定值”，这个值同与周围环境无关，并且是硅芯片与塑料封装之间内在连接线的一个函数。超过这个值不会立即对FET造成损坏，而在这个限值以上长时间使用将开始减少器件的使用寿命。高于这个限值的故障机制包括但不限于线路融合、成型复合材料的热降解、以及电迁移应力所导致的问题。
然后是我们考虑的“芯片限值”，通常通过将外壳温度保持在25˚C来指定。基本上，这个条件假定了一个理想的散热片，只使用结至外壳热阻来计算器件能够处理的最大功率（在下面的方程式1和2中显示…
最后，我们来到了这个试图破解功率MOSFET数据表的“看懂MOSFET数据表”博客系列的收尾部分。在这个博客中，我们将花时间看一看MOSFET数据表中出现的某些其它混合开关参数，并且检查它们对于总体器件性能的相关性（或者与器件性能没什么关系）。
另一方面，诸如FET固有体二极管的输出电荷 (QOSS) 和反向恢复电荷(Qrr) 等开关参数是造成很多高频电源应用中大部分FET开关损耗的关键因素。不好意思，我说的这些听起来有点儿前言不搭后语，不过设计人员在根据这些参数比较不同的FET时要小心，这是因为测试条件决定一切，事情往往是如此！
图1显示的是，在TI CSD18531Q5A 60V MOSFET的两个不同di/dt速率上测得的输出电荷和反向恢复电荷，这代表了一个事物的两个方面。在左侧，Qrr在360A/µs时测得的值为85nC，在右边，2000A/µs时测得的值为146nC。虽然没有测量部件的di/dt行业标准…
嗨，我的FET狂热爱好者同行们，欢迎回到“看懂MOSFET数据表”博客系列的第2部分！作为一名功率MOSFET的产品营销工程师，在FET数据表的所有内容中，除了电流额定值（本博客系列中的下一篇文章，这么看来，也不算是巧合）之外，我被问到的最多的问题可能就是安全工作区 (SOA) 曲线了。这是一片需要某些技巧和手段才能完全了解的地带，这是因为每个供应商都有各自生成SOA曲线的方法，并且在提供有用信息方面，这个曲线所具有的价值与阅读数据表的人对于读到的信息的理解能力直接相关。虽然FET也许在热插拔应用中能够发挥其最大价值（在这些应用中，FET特意地在其线性区域内运行），不过，我们看到越来越多的电机控制、甚至是电源用户将这个图用作总体稳健耐用性，以及FET处理大量功率能力的指示器。
如图1所示，可以用5个完全不同的限制条件来绘制整个SOA，每个限制条件规定了整个曲线的形状，TI的100V D2PAK CSD1…
在看到MOSFET数据表时，你一定要知道你在找什么。虽然特定的参数很显眼，也一目了然（BVDS、RDS(ON)、栅极电荷），其它的一些参数会十分的含糊不清、模棱两可（IDA、SOA曲线），而其它的某些参数自始至终就毫无用处（比如说：开关时间）。在这个即将开始的博文系列中，我们将试着破解FET数据表，这样的话，读者就能够很轻松地找到和辨别那些对于他们的应用来说，是最常见的数据，而不会被不同的生产商为了使他们的产品看起来更吸引人而玩儿的文字游戏所糊弄。
看懂MOSFET数据表，第1部分—UIS/雪崩额定值
自从20世纪80年代中期在MOSFET 数据表中广泛使用的以来，无钳位电感开关 (UIS) 额定值就已经被证明是一个非常有用的参数。虽然不建议在实际应用中使用FET的重复雪崩，工程师们已经学会了用这个度量标准在制定新器件开发方案时避免那些有可能导致问题的脆弱器件。在温度范围内具有特别薄弱UIS能力或者发生严重降级的器件…
随着越来越多的功能被集成到工业和汽车电子系统中，更小的坚固耐用型封装变得更富吸引力。但为确保电子设计是耐热的，您需要适当了解各种封装选项。线性稳压器尤其如此，其中输入至输出电压差可能很大，会引起极大的功耗。有两种主要的封装类型：表面贴装式封装和通孔式封装。
通孔式封装选项（如图1所示的T0-220）具有被焊接到印刷电路板（PCB）钻孔中的引线。另一方面，表面贴装式封装选项则是被直接焊接在PCB表面上的。图1展示了TO-263、TO-252、SOT-223和WSON等常见的表面贴装式封装。
图1：常见的稳压器封装
通孔式封装（如TO-220）需要垂直安装（或呈90度弯曲的引线），应有钻通PCB的孔，往往会妨碍下面的潜在布线层。当组件被手工安装且PCB是单面型或双面型时，一般采用通孔插装法。表面贴装式封装采用拾放技术和多个板层，现在更为风靡。如果您只考虑表面积，那么SOT…
有一款全新的WEBENCH设计面板，它在支持WEBENCH的电压稳压器产品文件夹内为你提供整个WEBENCH设计的完全预览。这款最新设计的面板使你能够通过鼠标点击与WEBENCH设计实现动态交互，并且定制WEBENCH设计。在发布电源设计工具 (Power Designer) 完全版本之前，通过重新计算和优化，为你创建了一个定制设计的方法。这个面板（图1）有一个弹出窗口，其中显示了电路计算器，以及WEBENCH电源设计工具所提供的某些功能的即时显示（图2）。
这个全新面板可以帮助你快速做出与设计有关的决定，使之满足于你的技术规格要求，从而缩短设计与部件研究方面的时间。借助这款最新面板，你可以在数秒钟内创建满足你要求的设计，并在同样的限制条件下，将其与一款相类似的设计进行比较。虽然产品文件夹已经显示了相似部件之间的参数比较，不过它只是比较了这些部件的范围，而并未告诉你它们将对你的设计造成怎样的影响…
DC/DC转换器的高密度印刷电路板（PCB）布局 —— 第1部分
在当今这个竞争激烈的时代，产品设计人员面临的挑战是：不仅要紧跟同行步伐，而且要保持领先群雄的地位。这就对那些欲借助差异化产品进行创新的系统设计人员提出了更高的要求。
创新的一种重要方法是使用高密度设计。为推出占位面积更小的解决方案，电源系统设计人员现在正集中研究功率密度（一个功率转换器电路每单位面积或体积的输出功率）的问题。
高密度直流/直流（DC/DC）转换器印刷电路板（PCB）布局最引人瞩目的范例涉及功率级组件的放置和布线。精心的布局可同时提高开关性能、降低组件温度并减少电磁干扰（EMI）信号。请细看图1中的功率级布局和原理图。
图1：四开关降压-升压型转换器功率级布局和原理图
在笔者看来，这些都是设计高密度DC/DC转换器时所面临的挑战：
正如笔者在第1部分中所提，专用于电源管理的印刷电路板（PCB）面积对系统设计人员而言是极大的约束。降低转换损耗是一项基本要求，以便能在PCB基板面有限的空间受约束型应用中实现紧凑的方案。
在电路板上具有战略意义的位置灵活部署转换器的能力也很重要 —— 以大电流负载点（POL）模块为例，处于邻近负载的最佳位置可降低导通压降并改善负载瞬态性能。
请细看图1中外形微缩的降压型转换器的功率级布局。作为一个嵌入式POL模块实施方案，它采用了一个全陶瓷电容器设计、一个高效屏蔽式电感器、若干垂直堆叠的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、一个电压模式控制器以及一个具有2盎司覆铜的六层PCB。
图1：25A同步降压型转换器PCB布局和实施方案
本设计的主要原则是实现高功率密度和低材料清单（BOM）成本。它总共占用的PCB面积为2.2cm2（0.34in2），每单位面积产生的有效电流密度为11…
诸如手机和平板电脑等便携式设备能够实现比以前更快的充电速度。要获得快速的充电时间，充电器件上的电压必须保持在适当的水平上。如果不这样的话，充电器有可能将充电电流减少到较低（不过仍然是可以接受的）电平，最终延长了总体充电时间。充电电缆上的电压下降会导致电压不足。我们看一看这会对通用串行总线 (USB) 电缆造成哪些影响，以及如何应对可能出现的问题。
一个常见的USB电缆接口接触电阻大约为30mΩ。由于有4个触点（电缆每端两个），这表示总电阻为0.12Ω。假定每条电源线的长度为1m，并且使用的是一条标准24AWG线缆，那么总的线缆电阻为0.166Ω。预计的电缆和触点总电阻为0.286Ω。如果5V转换器被设计用来提供一个最大值为2.1A的输出电流，那么电缆上的预期压降将为0.6V。对于5.0V的固定转换器电压，电缆末端上的电压将下降到4.4V。对于USB设备来说，这个电压值为较低的电压限值，高电流负载产生潜在问题的原因显而易见。使用更重的USB电缆会有所帮助…
在TI工作，其中最令我感到高兴的一点就是经常到世界各个地方拜访客户，了解他们的产品，而反过来与他们分享电池管理解决方案团队正在酝酿的多种创新。这些天以来，我特别关注较大的 (18V+) 电池市场，这这里，人们正在研究陆地、海洋、天空中使用的产品—噢，对了，甚至是太空中使用的产品（嗯，至少是在平流层使用的产品）。
就像我在上个月与家用机器人有关的博文中提到的那样，在过去十年间，锂离子电池的成本稳步下降，而与此同时，它们的功率/能量密度却已经大幅提升。这意味着，那些曾经被插在墙上或由气体驱动的产品可变为无电线连接产品，而反过来，它们的重量也会变得更轻。在某些情况下，它可以实现全新应用的普及—可以想一想现在的“智能”可穿戴设备或Bluetooth头戴式耳机。
想到的某些有意思的大电池应用（从18V至48V的全部应用）示例包括：
陆地上使用的电池：
电动滑板：就如Bob Dylan一样…
作者：Sandeep Bahl
最近，一位客户问我关于氮化镓（GaN）可靠性的问题：“JEDEC（电子设备工程联合委员会）似乎没把应用条件纳入到开关电源的范畴。我们将在最终产品里使用的任何GaN器件都应通过这样的测试。依我看，JEDEC制定的标准应该涵盖这类测试。您说呢？”
客户的质疑是对的。为使GaN被广泛使用，其可靠性需要在预期应用中得到证明，而不是仅仅通过硅材料配方合格认证（silicon qualification recipe）即可。由于长期的业界经验和可靠性模型的验证，人们现在可以接受将基于标准的测试用于硅材料的做法，不过也有例外的情况。功率金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）是在20世纪70年代末开发的，但直到20世纪90年代初，JEDEC才制定了标准。目前尚不清楚JEDEC硅材料合格认证对GaN晶体管而言意味着什么。
标准滞后于技术的采用，但标准无需使技术可靠。这是对该项技术、其故障模式以及测试…
我很有幸在APEC 2015会议期间与他人联合主持了一个行业会议。来自嵌入式电源实验室 (Embedded Power Lab) 的Bob White在这个会议开始时提到，此次的APEC标志着PMBus首次发布10周年。德州仪器 (TI) 从开始就参与了PMBus的开发工作，在那时，Dave Freeman（供职于TI）和Bob White（供职于Artesyn技术公司）是生产PMBus最初发布版本的工作组联合负责人。当我2007年开始设计支持PMBus的DC/DC控制器时，我也全身心的投入到这一标准之中。
此次的APEC会议以PMBus的应用为重点，而几个主题也很快地融合在一起：
1.) PMBus的价值已经在很多应用中得以实现。从处理器和现场可编程门阵列 (FPGA) 中节省成本和功耗的自适应电压缩放，到充电超大电容器，直到通过减少所需的设计裕度而实现的合适尺寸电源，PMBus都与众不同…
人们对电源很少会提得起兴趣。毕竟，你不会看到人们在电视广告中炫耀最新电源转换技术，不过你肯定在广告中看到过最新的智能手机或平板电脑。不过，对于我们这种老是与数字化技术（实际上是任何一款电子设备）打交道的人来说，某些有意思的趋势真的令人很兴奋。
在过去二十多年间，数字控制已经在电源领域掀起了一波又一波的浪潮。在数字控制发起之初，整个电源行业的从业人员都在问相似的问题，“数控电源到底能实现模拟电源无法提供的哪些功能呢？”虽然现如今仍然有人对这个问题有疑问，而现实情况是数字电源的成效已经显现。有一大批创新型公司通过使用数字电源提高了效率、获得了现场可升级性，以及故障诊断等功能。为此，在很多显著市场内，数字电源的采用量在未来几年要超过模拟控制的使用量。为了有效地顺应这一潮流，我坚信，我们将需要一种不同的数字控制器来为此做好准备。
好了，我这么说是什么意思呢？本质上说，在过去的十年间，我们已经目睹了效率的大幅提升…
在过去数十年中，为了让电源设计日趋完美，电源工程师们进行了长期的努力。在今天的世界，他们正在应对一项全新的挑战：为数字电源设计数字补偿器。很多老旧的控制理论和模拟设计流程在添加了特性之后，依然应用于数字世界。例如，当模拟信号被模拟数字转换器(ADC)离散时，总是会出现固有的抽样误差。此外，处理控制法输出会导致相移。最后，当数字电源控制回路接近Nyquist频率（采样频率的一半）时，就会收到明显的带宽局限影响。系统之中的这些细小变化令模拟理论无法一致地映射到数字世界，导致顽固的模拟电源设计师们难以实现向数字电源设计的转变。
与模拟控制设计流程相似，设计一个数字控制的电源，通常涉及以下步骤：
1) 基于理论上的plant transfer函数，设计一个数字补偿器。
2) 测量回路的频率响应，在这里，值得是数字补偿器、功率级(power stage)（又称为“the plant”）和反馈。
3) 分析系统频率响应…
作者：Vaibhav Desai 和 Ian Bower
在今天的互联世界中，需要频繁的软件现场更新，以改进精确度、添加功能，甚至修补漏洞。如果你希望自己看不到这些更新，就一定会喜欢这个想法——不需要软件重启或者导致任何细微的电源故障的即时更新。这个概念对于“使用中”(on the fly) 更新相对简单，而挑战在于，在固件转变过程中，保持对电源的控制。换言之，关键就是要实现无缝转换，不丢失任何信息。
TI的UCD3138系列产品使用了控制电源的全新方法。UCD3138 控制器的结构使用了可编程的数字状态机硬件，和集成式通用微控制器一起，执行快速电压/电流回路控制，完成必要的电源管理和系统通讯任务。这些先进的电源外设可以在处理器上自主运行，无需依赖速度更慢的固件决定或者复杂的共享资源时间切片。
图1：UCD3138器件方框图
UCD3138器件的拓扑支持为电压模式或者电流模式控制…
作者：
Dave Freeman，首席技术官 (CTO)，高压电源解决方案
Peggy Liska，数字电源与太阳能产品市场营销，C2000TM微控制器
Mark Ng（吴万邦），工业类隔离电源市场经理，UCD3138数字电源控制器
George Lakkas，线路电源解决方案，电源管理
Jim Bird，保护电路，线性电源
引言：随着工程师们对数字电源这项技术及其优势的熟知，各式各样的数字电源的发展势头日益强劲。
电源系统和电源设计人员已经意识到…
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…
模拟
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嵌入式处理
工业
电源管理
