在大多数系统中，为了确保电源轨电压不会出现压降，电容器遍布于整个设计中。当电源刚刚被施加到系统中时，为这些电容器充电会导致一个涌入电流，如果不加以处理的话，这个电流会造成数个系统问题。
图1显示的是一个使用一个电源—DC/DC，低压降 (LDO) 稳压器，或者外部电源—为一个下游负载供电的系统示例。
图1：典型配电电路
系统启动时，电源将上升到经稳压电压。随着电压增加，一股涌入电流进入未被充电的电容器。当电容负载被切换到一个电源轨，并且必须被充电至那个电压电平时，也会产生涌入电流。进入这个电容器的涌入电流的数量由电压斜升的斜率决定，由方程式1表示：
在这里，IINRUSH 表示由电容所导致的涌入电流的数量，C代表总电容值，dV是斜升期间电压的变化量，而dt是电压斜升时的上升时间。
涌入电流带来的问题
主要有两个与涌入电流相关的顾虑。第一个顾虑就是电路板上的迹线和组件的绝对最大电流额定值…
由于很多因素会影响到电量计IC，预测锂离子电池的剩余电量会很难；气温较低就是其中一个因素。市面上有几种电量计量IC；这些电量计量IC有几个特性，提供寒冷天气下运行时的准确性能，而这正是我将在这篇博文中着重强调的内容。在这篇博文中，我将讨论准确电量计量的某些参数，以及如何微调参数获得最佳性能。应用工程师、电池组工程师，甚至是系统级工程师，在大批量生产前经常会进行这些微调。
一个定制的电池模型
为了获得电量计的最佳性能，你将会须要使用基于闪存的电量计，在这里，你可以完全定制电池模型。对于寒冷温度下的性能，第一步就是始终具有一个定制的电池模型。这个过程会花费数月，并且只能在具有可配置数据闪存的电量计上可用。
散热模型
几乎所有的电量计都有一个散热模型功能，以帮助更加准确地预测电量。与一个电池模型相类似，散热模型用于解决充电或放电期间的电池自发热。简言之，散热模型使用阻抗信息和放电电流来从功率计算中获得温度数据。这个特性使用数据闪存参数进行配置…
这周末雨下得很大，所以我决定处理一个已经搁置了很多的项目。我去到了硬件商店，买了一些LED灯泡，然后将它们都安装在我房子的周围。在完成了所有这些重体力劳动后，我决定在电视机前消磨些时间，追一追之前已经录好的“创智赢家”真人秀。由于我是干电源的出身，所以我注意到房间内的很多墙插式适配器和家用电器也会浪费电能（就和我一样J），并且想到如何满足能源之星的要求才能真正地有助于节约资源。
满足能源之星要求，以保持能效，这件事一直是一项设计挑战。随着住宅中消费类设备的数量越来越多，从电网中取电，设计人员想要在不增加成本或复杂度的同时提升轻负载效率。我发现，如果美国境内销售的所有机顶盒都符合能源之星标准的要求，那么每年能够节省18亿美元，减少240多亿磅的温室气体排放。
显而易见，AC/DC电源是实现高效节能的症结所在，不过负载点 (POL) DC/DC转换器也能够帮助设计人员符合能源之星的要求。德州仪器 (TI)…
你的空间是不是局促有限？相对于之前的设计，你的下一个设计是不是印刷电路板 (PCB) 的面积更小？你是不是已经厌倦了只在一个电源中就要管理10个，甚至20多个组件？如果你对所有这些问题回答都是肯定的，那么就请用MicroSiP模块来实现更小的空间占用，并且简化你的生活吧！
将3A的输出电流塞入到一个2mm x 2mm封装内，而效率超过90%，曾经是我们设计团队的一个“伟大壮举”。不过，对于同样的集成电路 (IC)，如何只增加额外4.4mm2 的PCB面积就将能功率电感器包含在内（通常占用5和15mm2的PCB面积）呢？目前，这是一项突破性进展。事实上，3A转换器的最近发展可以被以下内容所概括：
在我的上一篇关于EE时代的电源技巧博文中，我讨论了如何使用一个双开关反激式电路来提升低功耗隔离式转换器的效率。与单开关反激式电路相比，双开关反激式电路的主要代价就是需要一个浮动的高侧驱动。一个栅极驱动变压器通常用于双开关反激式电路的高侧FET，而栅极驱动变压器的使用是需要一些技巧的。如果磁芯没有在每个周期内正确复位，那么它就有可能饱和。
其中一个最常见的驱动技术就是使用一个与驱动绕组串联的AC耦合电容器。这个电容器将平均电流强制为0A，这就确保了变压器不会饱和。然而，它仍然有可能在瞬态时饱和，而驱动信号的DC信息将会在驱动变压器的次级侧上丢失。
图1显示的是在没必要使用耦合电容器时驱动一个变压器的简单方法。当驱动信号变为高电平时，小信号FET，Q2接通，而驱动电压被施加在变压器的绕组上。当驱动信号变为低电平时，它将绕组的同名端下拉至接地，并且关闭Q2。当Q2关闭时，变压器内的磁化电流正向偏置D1，在相反的方向上，将VDD施加在变压器绕组上…
祝微型系统级封装 (MicroSiPTM) 生日快乐！就在5年前的这个月，TI宣布推出针对空间异常受限应用（诸如个人电子设备）的非常具有创新性的电源解决方案。最初的TPS82671全集成降压转换器模块为全系列器件打开了销路。这一系列器件将全部所需无源组件包含在2.3mm x 2.9mm封装内。你无需添加输入电容器、输出电容器、功率电感器或反馈电阻器；这一切都已经包含在内！图1显示的是MicroSiP器件。
图1：MicroSiP器件包括全部所需组件
TI所具备的集成半导体IC和机械基板的共同设计能力使其能够在1.6A TPS8268180 (435W/cm3) 系列和3A TPS82085 (1370W/cm3) 系列内提供业内领先的功率密度。TPS8268180在最小尺寸封装内提供最高电流，并且具有针对光模块等通信设备的低噪声。特别是在光模块中，用模块化的电源节省任一小块儿的印刷电路板 (PCB) 空间将为整个系统增加额外通道或数据吞吐量…
2011年发布了第一款支持集成式无线电源的智能手机；自从那时开始，无线充电联盟 (WPC) 已经认证了800多种不同的产品。这些产品中的大多数与智能手机或发射器相关。
无线充电提供的巨大优势远非改进智能手机领域的便利性那么简单—例如，可以选择不使用接头、使产品具有防水功能、易于清洁和更加耐用。此外，输电能力，以及提升恶劣环境下的安全性也提供了其自身的优势集合。因此，这项技术有可能在智能手机应用领域之外的很多应用中变得更加普遍。
当工程师们进行无线电源设计时，一件有意思的事情就是他们经常会遇到技术挑战，特别是在他们第一次开发无线电源时更是如此。诸如功率耗散和外来物体检测 (FOD) 等重要系统需求会产生设计挑战。实现WPC兼容性，或者只是确保良好用户体验的能力在很大程度上由使用的组件、线圈类型和电路板布局布线决定。
图1:500511无线电源发射器控制器和bq50002模拟前端。
通过提供更高集成度、效率提升高达5…
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。
…
图1：基于功能和串联电池节配置的TI电池组选型指南
在为便携式应用选择锂离子电池组时，不论是智能手表还是电动自行车，这项任务并不像它看起来那么让人望而怯步。锂离子电池组有3个基本功能：保护、监视和电量计量。这3个功能通常由单个器件处理；然而，某些器件能够用集成度更高的解决方案来实现多个功能。事实上，由合适组件组成的电池组和这3个功能将提高系统性能、提供更多保护，并且能够实现更长的运行时间。在这个系列的第1部分，我将深入探讨电池保护。连同下面给出的信息，你一定要看一看上面的选型指南，以帮助你根据电池的大小来选择正确的器件，在这里1S表示1 = 1节串联，2S = 2节串联，等等。
保护
电池组器件包含多种特性；然而，保护是它们的主要功能，在选择器件时应该将其作为主要考虑因素。有两种不同的保护类型：
在这个博客系列的第1部分，我介绍了锂离子电池内电池保护功能的重要性。在这篇文章中，我将介绍创建安全和健康电池组所需的其它两个元件：采集电池组中每节电池的诊断信息，并提供保护功能的监视器，以及智能计算电池荷电状态和健康水平的电量计。
监视器（模拟前端 (AFE)）
由于保护功能是所有电池组电子元件的主要功能，一般的电池组器件都配备有某些级别的保护功能。例如，一个电池监视器（模拟前端 [AFE]）被设计为实现以下功能，或混合功能：
如你所见，监视器提供针对电池组的关键功能。这些功能使得监视器对于电池组来说极其重要…
LM317-N曾经是首个可调电压稳压器，推出时间要追溯到1975年。作为恒定电压电源，它仍在行业中得到广泛使用。不过，你知道吗，这种器件的功能可不仅仅是调节电压？它的多用途架构使你不但能够将其用为电压稳压器，还可以用作一款功能很棒的恒定电流LED驱动器。
稍等一下。在增加一个电流限制电阻器的情况下，任何线性稳压器都可以被用于LED照明。。。LM317-N到底有什么不同呢？嗯，实际上，不是它的新功能，而是LM317-N之前的功能才使得它成为一种简单LED驱动器。
如果你熟悉它的架构，那么这一点就很容易理解了。请见图1，其中显示的是一个功能电路。一个连接为单位增益缓冲器的运算放大器驱动一个功率达灵顿晶体管对。这样的运算放大器与稳压器偏置电路的排列方式使得全部静态电流被传送到稳压器输出上（而不是接地），从而免除了对于单独接地端子的需要。此外，所有电路被设计为在稳压器的2V至40V输入至输出差分电压范围内运行。
图1. LM317…
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…
环路增益是描述开关模式电源特性的一个重要参数。使用频率分析仪来测定环路增益能让您稳定电源并优化瞬态响应。
在测定波特图之前，您需先断开环路并在断点处插入一个小型电阻器，如图1所示。该频率分析仪有一个信号源，可跨该小型电阻器注入交流（AC）干扰信号ṽds。
图1：典型的波特图测定设置
其结果是，AC波动出现在跨该断点的两个节点（A和B）处。该频率分析仪具有两个接收器，能测量节点A和节点B处的信号ṽA和ṽB。您可用方程式1计算出该系统环路增益TV：
方程式1
为了准确测量TV，该分析仪必须准确测量ṽA和ṽB。频率分析仪接收器已限制了信号测量分辨率。在本文中，笔者将用来自AP Instruments公司的AP300（一款被广泛使用的频率响应分析仪）作为一个设置示例。图2展示了AP300的接收器技术规格，图3则展示了信号源技术规格。
图2：AP300频率响应分析仪的接收器技术规…
有些应用需要宽松的输出调节功能以及不到20mA的电流。对这样的应用来说，采用分立组件打造的线性稳压器是一种低成本高效益的解决方案（图1）。而对于具有严格的输出调节功能并需要更大电流的应用，则可使用高性能的低压差线性稳压器（LDO）。
图1：简单的串联稳压器。
有两个与图1所示电路相关的设计挑战。第一个挑战是要调节输出电压，第二个挑战是要在短路事件中安然无恙。在这篇文章中，笔者将讨论如何用分立组件设计稳健的线性稳压器。
下面是一个用来给微控制器供电的示例：
双极型NPN晶体管的选择
NPN双极型晶体管Q1是最重要的组件。笔者首先选择了这种器件。该晶体管应符合下列要求：
有些应用需要宽松的输出调节功能以及不到20mA的电流。对这样的应用来说，采用分立组件打造的线性稳压器是一种低成本高效益的解决方案（图1）。而对于具有严格的输出调节功能并需要更大电流的应用，则可使用高性能的低压差线性稳压器（LDO）。
图1：简单的串联稳压器。
有两个与图1所示电路相关的设计挑战。第一个挑战是要调节输出电压，第二个挑战是要在短路事件中安然无恙。在这篇文章中，笔者将讨论如何用分立组件设计稳健的线性稳压器。
下面是一个用来给微控制器供电的示例：
双极型NPN晶体管的选择
NPN双极型晶体管Q1是最重要的组件。笔者首先选择了这种器件。该晶体管应符合下列要求：
如果处理器和现场可编程门阵列FPGA全部由同样的电压供电运行，并且不需要排序和控制等特殊功能的话，会不会变的很简单呢？不幸的是，大多数处理器和FPGA需要不同的电源电压，启动/关断序列和不同类型的控制。
幸运的是，电源管理IC集成电路 (PMIC) 能够控制目前的高级处理器、FPGA和系统，并为它们供电，从而大为简化了整个系统设计。
现在，你也许想知道哪一款PMIC可以为你的片上系统 (SoC) 供电，还有就是要这么做的话，该从哪里入手。为你的SoC和系统选择合适的电源解决方案是系统设计人员最常见的挑战之一。所以，TI推出了数款全新工具，在使用我们的PMIC时，这些工具能够简化器件选型、评估和设计。
在这些工具中，有一些是TI Designs参考设计，它们可以帮助设计人员开始、验证和加快设计。多个TI Designs已经发布，给出了可由TI PMIC供电的很多不同SoC—以下是当前列表：
WebTHERM™ 软件已经在2001年用于WEBENCH®电源设计。它从一款针对有限数量组件的单层仿真器发展为一个支持超过550款设计的软件，其中包括多达6层的电路板。
在最开始，这款工具具有固定的电路板大小和形状，这些参数通常由已知的良好电源评估板布局布线决定。不过，TI WEBENCH团队的成员认识到，很多用户希望看到与特定电路板设计限制有关的热数据。正因如此，你现在可以使用全新的WEBENCH WebTHERM印刷电路板 (PCB) 散热编辑器和仿真器来创建和测试针对特定设计的散热结果。这一特性使你能够深入研究布局布线比较设计中的散热结果，从而在一开始就作出正确选择，以加快上市时间。
对于一款指定的WEBENCH电源设计，设计工作通常是从集成电路 (IC) 的评估PCB开始的；这个评估PCB是一款针对热特性和噪声的已知良好布局布线。它与你在WEBENCH设计中专门创建的设计值以及所选择的组件匹配。WebTHERMAL热仿真器的基本功能使你能够更改铜覆区重量…
在工业应用和工厂自动化领域存在多种多样的电源电压。一般您会发现24伏交流（VAC）电压、24伏直流（VDC）电压、110VAC电压、230VAC电压，有时也会发现介于它们之间的电压。由于成本原因，电子设备制造商通常不愿意为每种输入电压开发不同的电源。所以，让我们来看看如何设计一种具有超宽输入电压范围（19至265VAC和19至375VDC）的小功率（在500mW的范围内）反激式转换器。
该小功率反激式参考设计（笔者将把它用作本博客中的一个示例）需要具备两路输出。一个输出轨提供微控制器与模拟电路（电流为15mA时电压为5.0V）；另一个输出轨则在电流为40mA时提供12.0V的电压以控制继电器。因为输入和两路输出需要2.5kV的隔离电压，所以笔者首先想到了结构简单、广为人知的反激式转换器。
图1展示了这种转换器 —— 包括输入滤波器、整流器、启动电路以及次级侧上的控制器线性稳压器。
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