此博文最初发表在EPC的GaN谈论博客。点击此处了解更多有关LMG5200和TI GaN解决方案的信息。
Alex Lidow，Ph.D.，CEO和共同创始人，EPC
David Reusch，Ph.D.，应用工程执行总监
John Glaser，Ph.D.，应用工程总监
人类社会对信息的需求正以前所未有的速度增长。随着诸如云计算和物联网（IoT）这些新兴技术的发展，更快地接触更多的信息这一趋势并未显示任何放缓迹象。高速率传输信息成为可能得益于机架和服务器机架，它们多数处于集中式数据中心。
2014年，数据中心（设在美国）所消耗的能量约为1000亿千瓦时（kWh），而国家科学研究开发公司（NRDC）预计到2020年，数据中心电力消费量每年将增至约1400亿千瓦时，相当于50个发电站的年产量。
支持这一快速增长需求所需电力来自我们的电网，并经过多次转换阶段，然后其才真正地将剩余能量馈进数字半导体芯片。图1所示为这一…
作者：Heather Weir
1080p 视频屏幕分辨率现已出现在几乎每个家庭，与当前其它技术一样，该技术也在快速发展进入 4k 视频新阶段。这为我们的设计师朋友们带来了众多挑战，尤其是在内容创建方面。它支持 4K 视频的高带宽，因此使用大量当前接口技术来采集、编辑和查看是一项非常艰难的任务。这些当前接口无法优化内容创建过程，使得未来原生 4k 编程难以实现。对于 60Hz 下的 4k 分辨率而言，需要大约 12Gbps 的带宽才能实现无干扰清晰视频。
ThunderboltTM 技术首次将视频和数据整合到统一链路上，这是在 PC 与外设及显示设备间传输数据的最快方法。Thunderbolt 最初针对 PCIe 数据和 DisplayPort 视频采用两条 10Gbps 的双向通道。去年发布的 ThunderboltTM 2 将两条通道进行整合，得到一条双向 20Gbps 链路，从而可提供双倍带宽充分满足您的外设需求。第一代…
智能音箱通过尖端的语音识别人工智能技术和高音质来持续提升我们的生活体验。当与其他的家庭自动化设备（如可视门铃、照明系统、恒温器和安保系统）配合使用时，智能音箱和智能显示器正迅速成为智能家居网络的控制中心。
为跟上不断增长的市场需求并保持领先地位，设计人员不仅需要为智能音箱增加功能和提升性能，还需要减小其尺寸并提高散热能力。如何让半导体器件在较小的封装中实现更高性能，将对减小电路板在空间受限的应用中的尺寸至关重要。
大多数电路板上集成了直接影响用户体验的关键组件，如片上音频系统、带触觉反馈的电容式触摸的人机接口控制器，以及LED驱动器引擎和D类音频放大器。智能音箱系统中的其他组件（如电源管理）执行的任务不会直接影响用户体验，但会影响尺寸和成本。设计人员可以在减小这些组件尺寸的同时，继续提升其性能。
一个特定的组件是输入电源保护电路…
作者：Terry Sculley
近年来，诸如吸尘器、电动工具（如钻头、锯子和螺丝刀）和园艺工具（如割草机、修边机和草坪拖拉机）等消费品已从依靠绳索和墙壁供电转变为无绳设备和充电电池供电。即使是以前没有动力的自行车，现在也在向电池驱动的电动自行车和电动摩托车转变。
这些电池组通常由单块锂离子电池、锂聚合物电池或磷酸锂电池构成，如果使用不当可能会造成危险，从而导致火灾或爆炸。为确保电池的安全使用，电池组内的电子器件对电池进行监控，使电池仅在电池制造商规定的条件下运行。这些条件通常包括：
因此，测量电池组内的关键参数至关重要，尤其是电池组内电池电压、电流和温度，因为这些参数超过极限值时，将会触发适当的保护措施。
测量数据必须准确，以便设计人员决定在设计中包含多少裕度。例如，如果电池规格将全充电电压限制为4…
简介
本系列文章的第 1 部分至第 4 部分详细介绍了开关电源稳压器引起的传导发射和辐射发射，包括噪声产生机制、测量要求、频率范围、适用的测试限值、传播模式和寄生效应。在第 5 部分中，我将基于这一理论基础介绍抑制电磁干扰 (EMI) 的实用电路技术。
一般来说，电路原理图和印刷电路板 (PCB) 对于实现出色的 EMI 性能至关重要。第 3 部分重点强调通过谨慎的元器件选型和 PCB 布局尽量减小“功率回路”寄生电感的重要性。电源转换器集成电路 (IC) 的封装技术及其提供的 EMI 特定功能对此产生了巨大的影响。如第 2 部分所述，必须使用差模 (DM) 滤波方可将输入纹波电流的幅值充分降低至满足 EMI 合规性要求的水平。与此同时，如果需要抑制约 10MHz 以上的发射，通常使用共模 (CM) 滤波。在高频条件下，使用屏蔽也可以获得优异的结果。…
TL431（如图一）是最常用的三端可调电流基准源之一，热稳定性能好，性价比高，被广泛应用于运放电路，比较器电路，ADC基准源，可调压电源，开关电源等。在隔离开关电源电路中尤为常见，TL431常被用做运放配合线性光耦来完成电压环的补偿。如图二所示（图中L是为了降低输出电压纹波加的小电感）。
图一
图二
简要介绍反激电源闭环反馈回路原理：线性光耦只适合传输低频信号且在传输过程中会产生较大的传输误差，为了消除光耦的传输误差将TL431设计的误差放大器放在光耦输入侧。一旦输出电压偏高，TL431的reference pin 电压升高，相当于运放反向输入端的电压上升，TL431阴极相当于运放的输出端，其电压会有所下降，流过线性光耦二极管的电流变大，线性光耦三极管电流同时变大，RFB电压降变大，Vre…
作者：Tim Goodrow 德州仪器
在进入TI以来，我花了无数时间帮助世界各地的客户采用 TI 电源产品进行设计。一般来说，客户将了解工作条件情况以及电源需要达到什么样的性能水平，了解尺寸、效率、频率、组件数量、成本以及特性。
优化电路解决方案并保持高可靠性是良好电源设计需要的。我们的电源设计服务团队经常与客户合作，一起设计和构建电源参考设计，帮助他们实现激进的设计目标。
例如，你能否将 10W 充电器做成一英寸方块，能否以低成本实现不足 30mW 的待机模式功耗！？
是的，我们可以，而且已经做到了。请看一下 PMP8286。一个冰块外形的内部是 AC 至 USB 充电器。
电源设计服务团队和我已经创建了数千个类似于 PMP8286 的电源参考设计，而且都构建成功并通过了测试。
去年，我们创建了免费使用的 Power Lab 工具，PowerLab 是一个电源参考设计库，包含简单易用的搜索工具，可帮助您根据输入…
作者: Sureena Gupta 德州仪器
我不得不承认，随着时间的推移为 FPGA 供电变得越来越复杂，本文提供一些建议，希望可以帮助简化 FPGA 的电源解决方案，使用户能够创建出快速便捷的解决方案。
在为 FPGA 供电时需要考虑若干电源设计方面的问题，比如：
另外，不要忘了还有排序以及更多所需功能。图 1 显示了 FPGA 开发套件中典型的 FPGA 电源解决方案。设计该方案除了要选择正确的器件和电感器外，还需要具备一些其它的专业知识。例如，需要考虑部件放置和板面布局方面的细节。
图 1. 典型的 FPGA 电源解决方案
那么，如何才能简化设计呢？
幸运的是，有多种解决方案都有助于实现简化。在本文中，我将重点介绍两种能够帮助您快速便捷地实现设计目标的创新技术…
作者：Brian King 德州仪器
我在上一篇 PowerLab 笔记博客文章中分享了一款用于调节低输出电压隔离式电源的简单电路。然而，如果您使用的是具有极低输出电压的非隔离式电源那又该如何呢？您可能会做的第一件事就是花一天时间在互联网上寻找一款参考电压低于您所需要输出电压的控制器。如果输出电压是 0.8V 或者更高，那么找到合适的控制器可能问题不大。但如果低于 0.8V，您的选择余地就将变得非常有限。不过可以采用两个其它组件来避开这一限制。
如图 1 所示，您所需的一切就是一个外部参考和一个用来向该参考提供偏置电流的电阻器。要让这种方法行之有效，外部参考电压必须高于控制器的内部参考。控制器现在可通过连接外部参考的反馈分压器和输出电压来实现将输出调节为低于内部参考的电压。
图 1.该 0.5V 降压稳压器电路说明了控制器怎么能够用于将电压调节为低于内部参考的电压值。
外部参考会影响输出电压的精确性。如果应用要考虑这种影响…
作者：Dylan Zheng
USB Type-C日益普及，广泛应用于笔记电脑，手机，台式机和工业PC等领域，在这些应用场合往往需要Type-C 接口既支持高速数据传输，同时也能够支持多媒体功能。本文主要介绍如何通过TPS65994AD和TUSB1044在Type-C接口实现USB3.1 Gen2和DP1.4。
TPS65994AD是一款独立的USB Type-C和 USB PD控制器，内置电源路径，支持USB PD 3.0，可以实现DP，Thunderbolt等ALT Mode。TUSB1044是一款USB Type-C Alt Mode redriving switch，支持速率可达10 Gbps，可搭配集成USB3.1/DP MUX的Host实现支持USB3.1 Gen2和DP1.4功能的Type-C接口。TPS65994AD通过CC识别接入的设备…
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
…作者：Brian King
您在补偿隔离式电源的反馈回路时是不是感到无从下手呢？在您进行测量时，回路的断开位置将直接影响到这项工作的难度。
在选择TL431电路周围的补偿组件时，在一个特定的位置断开回路十分关键。我们可以选择在两个位置断开回路。
大多数工程师喜欢在图1显示的反馈电阻分压器的位置上断开回路。毕竟，我们在非隔离式降压电路中是这么做的。当我们在这款隔离式电源中也进行同样操作的话，内部回路会变成发电厂设备的一部分，并且使得方程式和设计过程变得复杂。当我们在分压器上断开回路时，我们必须：
图1.在反馈分压器的位置上断开回路会使测量过程复杂化…
您最近是否将电视升级为具有更大屏幕和超高清分辨率的电视？您是否安装了六通道同步数字视频录制的新机顶盒？您的调制解调器是否支持200Mbps Wi-Fi速度？您可以用您的智能手机控制家里的空调或汽车点火吗？
技术确实发展得非常快，在幕后不断的创新实现更好的性能，新颖的功能和更时尚的设计是下一代消费设备开发的基础。
例如，我对新一代数字电视以及主要品牌如何继续发布具有更高图像分辨率、更时尚设计和更大屏幕尺寸的型号感到惊讶。他们现在正在谈论到2020年实现8K HD。除此之外，领先的制造商在过去10年中大幅下调定价，尽管与之前的型号相比功能和性能有所提高。
对于消费电子产品的直流/直流电源解决方案也是如此。有技术和创新的需求。像TPS562201、TPS563201和TPS564201等直流/直流解决方案更小，更简单，但却有更高的效率降低功耗，满足市场需求。
更好的效率
由于称为引线框上倒装芯片（FCOL）的封装技术的最新进展…
随着虚拟货币的崛起，针对虚拟货币算法优化定制的电脑主机设备“矿机”掀起一阵热潮,2017下半年以来，比特币价格飞涨，也推高了矿机的行情。矿机生意的火爆也成就了矿机电源，特别是对1kW~3kW高效率电源的需求。
交错PFC+移相全桥架构已经被广泛的用在大功率电源的场合，非常成熟可靠，TI提供全套解决方案。PFC方案采用UCC28070，它是一个二相交错的CCM PFC控制器，能实现很高的PF值和效率，业界很多大功率的模拟PFC方案都采用这个器件。PFC后级高压DCDC采用 UCC28950，它是具有同步整流的移相全桥控制芯片，特别适合高压，高效率以及低EMI的应用。一次侧驱动采用UCC27714, 它是600V4A 高侧/低侧栅极驱动器；同步整流驱动采用UCC21520, 它是5.7 kVrms 双通道隔离式栅极驱动器。
图1…
物联网（IoT）——其发出的甜美声音免去了电器给我们带来的诸多烦扰。设备一旦失而复得并不会发声，但现在其可与我们进行沟通。虽然这些功能使设备能够与我们的手机和家庭的其余部位无缝互连和无缝工作，但它们并非容易获得。更多的功能意味着需要更多功率，因此尽管我们将所有注意力都集中在新发现的通信上，但必须重新设计电源，以允许一切设备得以工作。
不幸的是，为物联网设备增加功率至关重要。这些设备的功率要求不同于传统上所需的功率要求。例如，电表一度消耗了足够低的功率，其中设计者可使用基于滴电容器的解决方案为偏置电路供电。当物联网通过通信进入这个空间时，将这些电表转换为“智能”电表，电源额定值会变得足够高，以至于现有解决方案不再适用。设计人员不得不改变反激式转换器的电源以保持合理的性能。但这并没有放宽电源的要求，其操作仍…
当选择一个可从单电源产生多输出的系统拓扑时，反激式电源是一个明智的选择。由于每个变压器绕组上的电压与该绕组中的匝数成比例，因此可以通过匝数来轻松设置每个输出电压。在理想情况下，如果调节其中一个输出电压，则所有其他输出将按照匝数进行缩放，并保持稳定。
然而，在现实情况中，寄生元件会共同降低未调节输出的负载调整。在本电源小贴士中，我将进一步探讨寄生电感的影响，以及如何使用同步整流代替二极管来大幅提高反激式电源的交叉调整率。
例如，一个反激式电源可分别从一个48V输入产生两个1 A的12V输出，如图1的简化仿真模型所示。理想的二极管模型具有零正向压降，电阻可忽略不计。变压器绕组电阻可忽略不计，只有与变压器引线串联的寄生电感才能建模。这些电感是变压器内的漏电感，以及印刷电路板（PCB）印制线和二极管内的寄生电感。当设置这些电感时，两个输出相互跟踪，因为当二极管在开关周期的1-D部分导通时，变压器的全耦合会促使两个输出相等。
作者：Harson Zhang 模拟现场应用工程师
目前的快速充电方案，在手机市场中有广泛的应用。主流方案有基于处理器厂家高通平台的QC2.0/3.0，和即将应用的4.0标准，MTK的Pump Express标准，国产手机厂商的闪充。QC快充方案使用了高压输入的提高功率，可以在提高输入功率的同时使用低电流的线缆。闪充技术需要定制大电流的线缆配合，共同点都是应用在单节锂电池的产品上并不能应用在双节串联锂电池的快速充电场合。双节串联的锂电池的典型满充电压达到8.4-8.8V，应用在对讲机、 POS机等终端产品上。 TI针对多节电池的充电方案产品十分丰富，BQ24725A就是一款支持大电流的支持SMBus通信的充电控制器。BQ24725A输出电压支持到最高19.2V，充电电流最大支持到8A以上，输出电压精度控制达到0.5%。
使用类似BQ4725A这类集成的充电管理芯片方案对锂电池充电其实十分简单…
近来，业界对于隔离式 DC-DC 稳压器中高频变压器的性能要求愈发严苛，尤其是在抗电磁干扰 (EMI) 方面。在本系列文章的第 7 部分[1-7] 中，我们详细探讨了隔离式反激稳压器中共模 (CM) 噪声的主要来源和传播路径。
高瞬态电压 (dv/dt) 开关节点是共模噪声的主要来源，而变压器的绕组间分布电容则是共模噪声的主要耦合路径。在第 7 部分中，我们在简单方便的双电容变压器模型基础上，采用共模噪声等效电路来模拟流经变压器电容的位移电流。在此期间，仅需使用一个信号发生器和一个示波器即可提取寄生电容并确定变压器共模噪声性能的特征，而无需进行在线测试。
在第 8 部分，我们将探讨隔离式 DC/DC 电路的共模噪声抑制方法。工作在高输入电压下的转换器（例如，电动汽车车载充电系统、数据中心电源系统和射频功放电源中的相移式全桥转换器[8] 和 LLC 串联谐振…
作者：德州仪器Arianna Rajabi
两年多前，德州仪器宣布推出首款600V氮化镓（GaN）功率器件。该器件不仅为工程师提供了功率密度和效率，且易于设计，带集成栅极驱动和稳健的器件保护。从那时起，我们就致力于利用这项尖端技术将功率级尽可能提高（和降低）。
氮化镓在任何功率级别都很关键。工程师正努力提高切换速度、效率和可靠性，同时减小尺寸、重量和元件数量。从历来经验来看，您必须至少对其中的部分因素进行权衡，但德州仪器正通过所有这些优势实现设计，同时通过在一个封装中进行复杂集成来节省系统级成本，并减少电路板元件数量。从将PC适配器的尺寸减半，到为并网应用创建高效、紧凑的10kW转换，德州仪器为您的设计提供了氮化镓解决方案。LMG3410和LMG3411系列产品的额定电压为600 V，提供从低功率适配器到超过2 kW设计的各类解决方案。
通过导通电阻选择器件
内部氮化镓场效应晶体管（FET）的额定值为RDS(on) - 漏极-源极或导通电阻…
作者: Stone Zeng (South China Mass Market)
随着智能家居的流行，扫地机器人成为了年轻的都市白领的新宠，已经晋升为家庭必备家电三小件之一。 扫地机器人不仅可以完成琐碎的扫地工作，还可以自动回充，通常使用4节锂电池串联供电。目前市面上扫地机的充电管理大多采用分立方案实现，如图1所示，MCU实时采样电池的充电电压和充电电流，输出PWM经电平转换控制MOS实现闭环控制。由于MCU资源有限，开关频率通常在50K赫兹以下，外围器件多且功率电感体积大，此外，分立方案没有过流，短路保护功能。
图1 分立方案VS TPS54201-锂电池充电管理
TPS54201 是一款输入电压范围为 4.5V 至 28V 的 1.5A 恒流驱动器，通过控制PWM 引脚调节电流。在SOT23-6封装内集成 150mΩ 和 70mΩ MOSFET…
作者：Surinder Singh 德州仪器
人类最根本的欲望就是发展，使事物更美好、更快、更大。我们可在半导体产业中看到不断重复的相同倾向。当然不是更大，在电子产品领域中实际上是更小。晶体管一发明，早期开拓者就问：“我能否在同一个芯片上放一个以上晶体管？”因而后来 Jack Kilby 发明了集成电路。今天，更好、更小以及更快对在单个 IC 中集成相当数量电路的电源管理单元 (PMU) 来说非常适用。
开关模式电源与低压降转换器等单输出电源在任何电子系统中都非常重要。但几乎所有的电源系统都需要多电源。PMU 包含从多种电源选项中选出的各种单输出解决方案。PMU 如以下漫画所示，就像在一颗 IC 中有多颗 IC 一样。
PMU 可以简单到在芯片上只提供两个 LDO 或转换开关，也可以复杂到包含 21 组输出。PMU 可以是通用的，就像瑞士军刀，也可加入专用设计理念。例如 SSD 不仅需要特定电压电流下的电源…
作者：Vijay Choudhary86929 德州仪器
如图 1a 和 1b 所示，只需对降压转换器原理图进行简单修改，便可将同步降压转换器 IC 用于反相升降压配置。反相升降压转换器可生成负极输出电压，计算公式如下：VOUT= -D/(1-D) x VIN
1a. 同步降压转换器
1b：反相升降压转换器
图 1. 将降压稳压器 IC 用作反相升降压转换器
反相升降压转换器的工作情况如图 2a 和 2b 所示。在 TON（Q1：导通；Q2：关闭）期间，电感器储存能量；而在 TOFF（Q1：关闭；Q2：导通）期间，电感器为输出电容器充电。
2a：TON（Q1：导通；Q2：关闭）
2b：TOFF（Q1：关闭；Q2：导通）
图 2. 反相升降压工作情况
反相升降压配置下降压…
作者： TI 工程师 Helen Chen
充电宝 在给移动设备充电的过程中如果发生过热的问题，很容易导致起火爆炸等安全问题。我们经常能从媒体上看到此类事故的发生。因此充电宝的设计者们通常会加入过流保护电路，过热保护电路来增加产品的可靠性。充电宝行业竞争激烈，成本压力很大，因此这些额外增加的线路越简单可靠， 产品越有竞争力。
TI的参考设计PMP9806就是针对这一客户需求而设计的。这个参考设计的输入电压为2.7-4.4V, 输出能力为18W （5V/3A, 9V/2A 及12V/1.5A）。当升压变换器TPS61088 的输出电流大于设定值，输出电压就会下降， 有效地限制了输出功率和输出电流， 从而避免了充电宝 因过载使用而导致的过热问题。下面我们来看一下具体的电路设计。
TI参考设计PMP9806的系统框图
图1是TI参考设计PMP9806的系统框图。采样 电阻RS将输出电流转化为一个电压信号VSENSE。运算放…
若您不认识“我”，我可将其原理娓娓道来。我绝对喜欢数字控制！您应了解这些内容：z变换、卡尔曼滤波器、非线性控制、自适应控制，及定制电源解决方案的能力。
在您表述任何观点前，我想指明我是一个超级极客——但您不得不承认，这些东西可以真的很酷（当然，真的有用）。数字控制的主要方法之一是，您可以采用一个预封装的控制器并可对其添加或修改，以满足最初的设备架构师未明确设想的最终解决方案要求。为此，数字控制器让电源设计师的梦想成真。
但诚实地讲：数字控制也会产生一些我们不期望的、或超出处理范畴的辅助操作。在我看来，此时，通用脉宽调制（PWM）可派上用场，大放异彩。这些设备已经存在了一段时间，并且在许多方面成为电源行业的主力。他们具有卓越的性能，并具有能够适应设计师需求的丰富经验。从这个优势看，PWM类似于模拟控制器的数字控制类型。在许多应用中，这可能正是电源设计人员所需要的：简易灵活性。
…如今，系统设计师需要对电源管理更加精通。因为功能和应用数量不断增加，对电池容量的要求也会更高。用户也要求较短的充电时间，这需要更快的充电电流。
但是，由于半导体封装的热限制，单个充电器可能不能支持所需的高充电电流。没有人喜欢握住一个摸起来发热的设备。通过添加一个与主充电器并行的辅助充电器，您可将总充电电流升到75％-100％。这就是所谓的双充电系统。它一般可作为一个很好的解决方案用于支持大于5A的充电电流并穿过电路板散热。
一般来讲，一个双充电系统包括一个主充电器和一个并行充电器。正如图1所示，主充电器需要控制整个充电过程，而并行充电器默认为禁用，通常只有当高充电电流必要时才会操作。
图1：双充电器系统简化框图
对于双充电器应用来讲，没有必要使用两个全功能的充电器集成电路。专用、专门设计的并行充电器集成电路仍然可完美运行，并节省部件成本，因为并行充电器无需主充电器的所有功能。作为一个专用并行充电器，其充电在默认情况下应禁用…
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工业
电源管理
