计量精度及其他影响精度因素的详细计算步骤

在本系列的第1部分中，我说说明了测量精度与计量精度的区别。其中，强调了计量精度取决于您向所选算法内所输入变量（电压、电流和温度）的精度，以及算法的稳健性或用于不同电池使用情况的能力。另外，还指出您可以通过检查剩余电量，确定电量计在接近终止电压处报告值为0%，且SOC没有明显的跳变，从而评估电量计的精度。

另外一个更有效的做法就是计算电池整个放电曲线对应的电量计的精度。您也可以使用充电曲线计算，但由于用户更关心电池放电的精度，因此，常使用电池放电曲线评估。

以下便是计算计量精度的详细步骤：（下载Excel表单，其中包含实际的数据和公式）

1.在这一包含电压、电流、温度和报告SOC数据的Excel中建立一个电量计日志。在本系列的第1部分中，我提到您可以使用bq Studio、一个TI电量计EVM或任何其他电量计以及一个Arbin或Maccor仪器提取电量计日志。在本例中…

音频应用、数据信号采集和模拟传感器非常适合使用双极性偏置电源。双极电源可以最大程度的利用模数转换器（ADC）动态范围，实现轨到轨放大，隔离模拟信号与地面噪声，而且还有许多其他优点。在此，我将介绍三种将单电源轨拆分为双极电压轨的方法。表1列出了将单一正极性电压轨拆分为双极轨的三种最常见方法及其优点和局限性。

表1：拆分电压轨方法对比表

第一种（最简单的）方法是通过添加电阻分压器来创建虚拟接地；不幸的是，这种配置在非常低负载时容易变得不平衡。TLE2426（如图1所示）创建从电源缓冲的公共地；缓冲器在负载条件下在轨道之间创建更稳定的中心点。缺点是它只能处理十分之几毫安的电流。

图1：拆分电压轨配置中TLE2426虚拟接地驱动器的简化原理图

与分立方法相比，开关拓扑结构具有更高的效率、精度和稳定性，以及更多的功能。有两类开关稳压器：电感式和电容式…

新年伊始，设计师们似乎在永远不停地追求更高效率。在此系列的第一部分中，我讨论了高电流栅极驱动器如何帮助系统实现更高的效率。高速栅极驱动器可以实现相同的效果。

高速栅极驱动器可以通过降低FET的体二极管的功耗来提高效率。体二极管是寄生二极管，对于大多数类型的FET是固有的。它由p-n结点形成并且位于漏极和源极之间。图1所示为典型MOSFET电路符号中表示的体二极管。

图1：MOSFET符号包括固有的体二极管

限制体二极管的导通时间将进而降低其两端所消耗的功率。这是因为当MOSFET处于导通状态时，体二极管上的电压降通常高于MOSFET两端的电压。由于对于相同的电流水平，P = I×V（其中P是功耗，I是电流，V是电压降），通过MOSFET通道的传导损耗显着低于通过体二极管的传导损耗。

这些概念在电力电子电路的同步整流中发挥作用。同步整流通过用诸如功率MOSFET的有源控制器件代替二极管来提高这些电路的效率…

当为用于固态驱动器（SSD）或便携式医疗系统等备用电源系统的超级电容器充电时，该超级电容器的值、尺寸及成本与要求的保持时间是成正比的。一旦用户从输入电源移除系统，并且运行切换到该超级电容器，您的系统就需要最少的运行时间了。目的是使该超级电容器的大小刚好足够在您的系统把关键信息写入非易失性存储器并关闭所需的时间里为该系统供电。但给该超级电容器定尺寸并不是您唯一的挑战。

因为该超级电容器的电压会有所变化，所以在该超级电容器和系统电源电压轨之间需要电源。由于超级电容器的额定电压通常只有几伏，因此需要步升转换器来将该电压提升至3.3V、5V或12V系统轨。如果您仅仅想让自己的超级电容器放电至2.5V，那么这种双向备用电源解决方案将非常适合置于该超级电容器和系统轨之间。

但若是让该超级电容器只放电到2.5V，那么当系统关闭后会把相当多的电能留在该超级电容器中。储存在超级电容器里的电能等于½ CV²。例如…

想象一下您的生活中没有智能手机或平板电脑会是什么样子。那几乎令人无法忍受！由于要联系朋友、查收电子邮件、使用全球定位系统（GPS）、更新社交媒体账户、密切关注新闻等，所以这些设备已在我们的日常生活里变得不可或缺。不断加快的数据处理速度需要更多集成了各种功能的应用处理器，因此需要更大的功率来提供该性能。为满足功率预算要求并提供更长的电池运行时间和更精彩的客户体验，必须有更大的电池容量。博客《多多益善》阐明了智能手机和平板电脑电池容量的总体发展趋势。图1则展示了各代智能手机的电池容量。

图1：各代智能手机的电池容量

更大容量的电池要求更大的充电电流，以便在0.7C的充电速率下保持标准充电时间（约3小时）。智能手机用户还需要“高效快充（Power Nap）”功能（一种快速有效的充电功能，耗时很少），为的是能在车上、在机场等地为手机快速充电。快速充电并不仅仅局限于智能手机，还可应用到其它个人用品（如便携式扬声器和可佩戴式产品等…

作者：Aaron Paxton

假设您几乎已经完成了最新、最重大的应用设计。所有漏洞都已清除，而且非常好用。差不多该进入主要阶段了，但还要解决最有一件事：电源。

毕竟，我们不可能指望所有人都使用实验室电源为其应用供电，对吧？

事后考虑电源并不稀奇。我们很少围绕电源管理来设计系统，而且正好相反。这样的做事顺序会造成恐慌，尤其是在 PCB 上空间所剩无几的时候。唯一可用的方法就是找到最小的电源 IC。

LDO 是空间有限应用的热门选择，支持健身腕带、智能手表以及其它可穿戴设备等便携式应用。然而，即使是机顶盒与路由器等线路供电的应用，空间也不是无限的，在可能的情况下也需要优化。工程师经常会因芯片尺寸小而选择 LDO。

但这是唯一的考虑因素吗？

这肯定是最重要的因素之一。我们还需要权衡一些其它的因素，例如功耗、噪声特点与精确性等，但芯片首先要能放入应用，才有成为可行的解决方案。

IC 的物理尺寸能说明些问题，但绝对不够全面…

作者：Robert Taylor1

对于电源设计人员来说，PCB 布局是最重要的工作之一。每位从事电源工作的工程师都犯过导致电源无法正常工作的相关 PCB 错误。此外，如果让对电源一无所知的人尝试执行电路板布局，那将后患无穷！

事情并不像看上去那么糟糕，封装与 IC 技术的进步已经创建了有助于解决这些问题的全新产品类型。具有集成型电源开关 (FET) 的电源控制 IC 正在快速占据负载点市场。DC 至 DC 负载点转换器通常用于从中间总线（5V 至 12V）生成低电压轨（1V 至 5V）。近 10 年前，还很难找到能够提供 3A 以上输出电流并具有集成型 FET 的器件。而今，支持达 30A 电流处理能力的低电压输入（3V 至6V）及中间电压输入（高达 30V）器件已经非常普遍了。

与传统控制器加外部电源开关相比，集成型 FET 电路可提供大量优势：

1. 更小的尺寸
2. 驱动器与停滞时间可针对内部 FET 进行优化

作者：Anoop Chadaga

在担任 Wurth Electronics Midcom 一名设计与现场应用工程师的过去几年间，我一直都在与各种工程师合作开发定制变压器。在定制磁性元件领域，它有时被赋予“黑色魔法”的绰号，原因就在于它的复杂性以及多种机电参数的相互依存性。变压器主要用于电源变换与隔离。在我所见超过 90% 的情况下，电子产业 100W 以下隔离式转换器的最常用 SMPS 拓扑是反激式。这是一款当前业界的普及型拓扑，其可用于不同的导通模式，例如连续、不连续和边界。反激式转换器以设计简单、尺寸小、高稳定性与高效率著称。

在设计低功率隔离式产品时（例如电信、工业控制、电表、可编程逻辑电路 (PLC) 等领域使用的偏置电源），我一般推荐反激式拓扑。如果可以使用低功率等级的 3.3V 及 5V 隔离式电源，我会推荐TI 的小型 SN6501 推挽式解决方案。业界使用的最常见非隔离式拓扑是降压…

作者：Robert Taylor  德州仪器

有很多应用都可通过多相位电源获得优势，例如 ASIC 或处理器的内核电源、汽车音响电源或者服务器的存储器应用等。几乎任何电源都可充分发挥多相位方案的优势。多相位电源优势包括热性能、尺寸、输出纹波以及瞬态响应等。该方案适用于简单的降压转换器、升压转换器以及诸如有源钳位正向或反向转换器等更复杂设计。

相关文章：多相位降压转换器的优势

电源与传导损耗有关的热性能与电流平方成正比。使用多相位方法可减少这些损耗。例如使用双相位，与传导损耗有关的电源可减半。

• 单相位传导损耗 =

• 双相位传导损耗 =

• 四相位传导损耗 =

传导损耗只是电源总体损耗的一部分，但在较大电流下这些损耗会非常显著。

通过采用多相位方案缩小电源尺寸。尽管需要使用更多组件，但组件的尺寸一般比较小。磁组件会占据绝大多数电源空间，尽管需要更多元件，但整体体积还是会缩小。尺寸因素不仅与真正的大电流电源有关…

作者：Chris Glaser 德州仪器

采用电池驱动单 LED 时，效率是关键。高效使用电池能量并将其转换为光输出可延长电池使用寿命，降低成本并为最终用户减少麻烦。首先要实现高效开关功率转换，接下来是与上一步同等重要的调光。在不需要如此高亮度的照明时，调光可帮助用户减少光输出，进而降低电池电源消耗。调光与高效率功率转换相结合，可最大限度地延长智能手机和血糖仪等设备的电池使用寿命。

通过 a) 检测电阻器与 b) 功率级中的 MOSFET 对比 LED 电流调节。

使这些器件在驱动 LED 时更高效的进一步方法是提高开关功率级自身效率。每个 LED 驱动器中的重要损耗都是电流感应元件（通常是检测电阻器）损耗。作为电阻器，所有通过它的电流都会造成损耗，消耗电池。为了严格控制 LED 电流（与光输出成正比），通常将电阻器用作感应元件。LED 电流通过该电阻器路由，并通过 LED 驱动器测量和调节产生的电压。虽然简单，但遗憾的是对一个单…

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视频部分内容:

问：客户正尝试监控他们的48伏特供应电压，而电流范围则是介于100毫安培到25安培之间。

答: 可以使用间接测量方式，使用变流器或霍尔效应感测器测量电流，不过很可惜，变流器只对AC有用，所以这个方式对客户不可行。

霍尔效应感测器也测量DC，不过价格稍贵一点，还有点苯重，而且如果处理的对象是金属和磁心，价格就会太昂贵。

最简单的方法是直接测量，只要将电阻和负载供应串联，分路电阻就会产生电压，代表你供应至放大器的电压，接着就能获得输出电压。

问: 您说最简单的方法是直接测量，我需要向客户推荐合适的放大器吗？

答: 是的。回想在学校的日子， 我们通常最常想到的是标准的四电阻差异放大器。但现在，因为我们必须测量微量电压，通常以毫安培为单位，还要测量大量电压，通常是48伏特，最高还会到好几百伏特…

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作者: Bob Hanrahan 德州仪器模拟应用工程师

作为一名模拟现场应用工程师，我的使命是帮助客户解决系统问题。有时这些系统问题可能会追溯到电源上。去年 3 个月内，我曾在不同的客户那里遇到了 3 种不同的系统问题，问题的根源均与电源设计问题直接相关。系统已经投产，但却出现了间歇性的现场故障。对于每种情况，我都发现需要对电源做少量修改，而这些修改工作本可以在系统投产前轻易找到并进行的。

我觉得最有意思的是，由于软件设计工具的进步，客户越来越信任没有经过任何工作台测试（曾经的基本操作步骤）的电源设计。据我观察，系统设计人员仅将仿真结果作为设计稳健性的佐证，甚至没花时间对电源进行实际工作台测试。通过以上观察结果以及许多设计人员从未有过工作台测试经验的这一事实，我清楚地认识到有必要写一篇专题报道。我有时也会思考这种局面与当下大学教育-重软件工具、轻实践设计及测试这个问题到底有多大关系？不过这是我在后续博客中将要探讨的话题。

作者: Ankur Verma 德州仪器

LED 照明领域普遍关注的问题一直是如何将总谐波失真 (THD) 保持在 10% 以下。电源不但可作为非线性负载，而且还可引出一条包含谐波的失真波形。这些谐波可能会对其它电子系统的工作造成干扰。因此，测量这些谐波的总体影响非常重要。总谐波失真可为我们提供信号 w.r.t. 基波分量中谐波含量的相关信息。更高的 THD 就意味着出现在输入电源端的失真越大或电源质量越低。

因此，我不得不使用 15 W 射灯（绝缘）设计来测试一个设计方法，该设计方案采用针对 7 个串联 LED 配置的 TPS92314 器件，可通过 150 ~ 265V AC 输入提供 3.1V 正向电压和 0.7A 额定电流。按照下列指示，我在 240V 的 AC 输入电压下实现了 8.7% 的 THD。

在进行实际实施之前，请查阅本应用手册，了解完成该测试所需的两个重要方程式。

在本例中，k 等于…

作者：Bob Hanrahan 德州仪器 

上次，我发表了关于“如何测试电源设计”三篇文章中的第一篇：电源测试，效率测量，主要介绍有关测试的基础知识，包括必要设备以及如何准备用于测试的电路等。此外，我还介绍了如何精确测量启动时间、电流限值以及电源效率。

今天，我要谈谈在测试电源性能时需要考虑的另一个重要指标：噪声测量。

电源噪声从何而来？

电源噪声的生成有多种不同的来源。与任何一款放大器一样，电源也会产生各种不同类型的噪声，而开关模式设计还需要处理其发生的固有开关噪声。开关电源不但可通过设计，最大限度地降低其开关噪声，而且还可纳入输出滤波器，进一步降低该噪声。但只有经过实际测量后才能确切知道电源所产生的噪声级别。

瞬态纹波噪声

为何要测量噪声？

任何系统内的偏置电压正如我所认为的那样，可将其看作电气电路的基础。所有系统都能够与这些电源相连，而且必须解决与其相关的噪声问题。如果从电源生成（或通过…

by Russ Rathweg

电池测试设备是电池制造行业的必需设备和基础设施。随着电动汽车、便携式消费电子等应用对锂电池的需求不断增加，锂电池测试设备的需求也一路上行。

电池测试设备用于在向客户发货之前验证电池的功能和性能。在组装电池单元或电池组之后，每个单元必须至少经历 一个完全受控的充电或放电循环，以初始化该设备并将 其转换为正常工作的储电设备。电池测试设备的主要功能是对电池容量、效率、倍率、高温性能、低温性能、存储性能及内阻等指标进行测试，对于电池测试设备的系统设计最重要的三个指标是充放电精度，成本和转换效率。

对于电池测试设备的核心功能电池充放电，市面上流行的主要有两种解决方案：使用DSP实现的数字方案和使用分立器件搭建的模拟方案。无论是DSP方案还是分立方案都有各自的缺点，DSP方案的软件开发难度大，分立方案硬件开发难度大，导致两种方案设计周期都比较长，总体开发成本比较高…

Frank Xiao

DC/DC变换器控制芯片UC3525寿命已经超过20年，依然是市面上最常见的PWM（pulse width modular）控制器之一，集成了控制补偿环路，PWM驱动电路，5.1V高精度参考电压，同步引脚以实现多相并联需求，以及可配置的软启动电路以减小启动冲击等优点。UC3525作为芯片行业的明星产品被广泛应用于通信电源，大功率变换，辅助电源等通讯和工业应用场合。但是很多工程师在使用UC3525时主要诟病它的一点是：只能实现50%以下的占空比调节，因为OUTPUTA和OUTPUTB是互补的（如图1，图2所示），因此无法移植UC3525的成熟方案到大占空比需求的场合。

图1 UC3525内部框图

图2 UC3525可接受占空比范围

本文提出了两种实现UC3525占空比扩展的方案，如图3, 图4所示，并分析了这些方案的具体实现方式，以及实现原理。

图3 UC3525占空比扩展方案1

UC3525占空比扩展方案1具体实现方式如下…

By Eileen Zhang

将无线充电带入大众视野当数苹果与三星两大手机厂商：2015年，三星发布了支持无线充电的手机—Galaxy S6；2017年，iPhone8以及iPhone X成为苹果首款支持无线充电的手机。此后，华为、小米等国内手机厂商也纷纷试水无线充电，这项技术也一度成为中高端手机新趋势。

无线充电产品以其便利性，可靠性，安全性越来越受到消费者的追捧。除手机以外， 越来越多支持无线充电的TWS无线耳机，智能手表等可穿戴设备不断涌入市场。与此同时，不同种类的无线充电设备也逐渐融入我们的生活场景，如宜家推出配有无线充电底座的台灯，小米推出30W超级无线闪充充电器等。

无线充电系统主要由电源、无线充电发送器和无线充电接受器三部分构成。图1为整个系统的组成主件，图2所示为其电路示意图…

作者： Yuan Tan

第一部分：输出电压噪声

输出电压波形中除了开关频率分量的纹波以外，还存在高频噪声分量，如图1所示。高频噪声是如何形成的呢？主要是由电路中的寄生参数造成的。在实际电路中，PCB走线存在寄生电感和电阻，输入输出电容会引入寄生电感和电阻，两个不同电位的平面之间会形成寄生电容。以Buck电路为例，上下管切换的瞬间，输入回路中的寄生电感与开关管的输出电容谐振。因此，开关节点SW在上升和下降沿会产生高频振荡，且寄生参数越大，振荡的幅度也越大，甚至损坏开关管。该高频振荡会通过SW节点与输出VOUT之间的寄生电容耦合到输出电压，也就是输出电压中的高频噪声。

图1. Buck电路的寄生参数

第二部分：输出电压噪声的抑制

了解高频噪声的来源和耦合途径，可以帮助我们有针对性地抑制输出电压噪声。下面分别介绍如何通过噪声源和耦合途径来抑制输出电压噪声…

By Haiwen Huang

随着近几年TWS耳机的爆发式增长，越来越多的终端客户对TWS耳机的体积，续航，音质等提出了更高的要求。

以下我们从续航的角度给大家推荐TI最新的解决方案。图一是一个典型的TWS耳机电源框图，用一颗Iq（静态电流）低至600nA的升压芯片TPS61099将电池电压升到5V同时给两个耳机端供电。耳机端电池电压存在电压差，这将降低充电效率。

图一

     TI创新性地采用2颗升降压芯片TPS63810分别给两个耳机端供电，提高整机效率的同时，降低了耳机及耳机仓的温度，改善了用户体验。我们从下面几个方面来介绍TPS63810方案：

1. TPS63810芯片介绍

a. TPS63810是具有I²C接口的内置四个MOSFET的 2.5A 降压/升压转换器

b. 输入电压范围是2.2V至5.5V，可以很好的覆盖单节锂电的电压…

摘要

通讯应用使用基于半桥、全桥或同步降压功率拓扑的电源模块。这些拓扑使用高性能半桥驱动器实现高频操作和高效率。半桥栅极驱动器采用的技术已在业界成功应用了数十年，UCC27282 120-V 2.5A/3.5A半桥驱动器是最新发展成果。

结合新功能与改进的工作范围，UCC27282具有全新水平的性能表现，以提高电源模块的稳健性，并在优化功率级设计方面提供更大的灵活性。

本应用指南将概述UCC27282相对于上一代驱动器的优势，优化设计并增强稳健性。

前言 

随着对给定尺寸，甚至缩小尺寸内更高处理能力的需求，电信和数据通信设备性能也在不断增加。增加的设备性能导致电源需求增加。必须从空间利用率和效率角度优化这些系统中的电源。电信和数据通信系统的复杂性也在增加，这使得它们更容易受到噪声和瞬态的影响。数据中心的功耗越来越受到关注。出于这个原因…

作者：Eason Yuan

1.     传统电量计介绍

随着市场清洁能源的需求以及应用市场的需要，锂电池在日常生活中有着越来越广泛的运用。为了实现对电芯电量的检测，在以往很多的应用场景下，通常采用电压测试法来预估锂离子电芯的电芯容量。但是随着对电量预估的精度要求的提高，加之电芯在不同温度和负载等应用情况下电压存在跳变，单纯地利用电压测量法来预估电量，已经不能满足精准测量电路的需求。

2.     什么是CEDV？   

CEDV是基于库仑积分的一种电量计量算法。比如BQ4050, BQ34110这些电量计都基于CEDV算法。CEDV是EDV的补偿，在了解CEDV之前，有必要介绍一下EDV。

I.  什么是EDV

EDV（end discharge voltage ）如下图所示的电压和RM（电芯剩余容量）的对应曲线，是电芯快要耗尽的时候的电压值。之所以如此关注EDV，是因为在之前的对应电容量中电压值相对平坦不利于判断，故选择了低电量情况下，变化率较大的点作为EDV点…

电机用于电梯、食品加工设备、工厂自动化、机器人、起重机……这样的例子不胜枚举。交流感应电机在这种应用中很常见，且总是通过用于电源级的绝缘栅双极晶体管（IGBT）来实现驱动。典型的总线电压为200 V_DC至1,000 V_DC。IGBT采用电子换向，以实现交流感应电机所需的正弦电流。

在设计电机驱动器时，保护操作重型机械的人员免受电击是首要考虑因素，其次应考虑效率、尺寸和成本因素。虽然IGBT可处理驱动电机所需的高电压和电流，但它们不提供防止电击的安全隔离。在系统中提供安全隔离的重要任务由驱动IGBT的栅极驱动器完成。

光电隔离栅极驱动器已成功用于驱动IGBT，并提供电流安全隔离。光电隔离栅极驱动器的输入级包含单个铝镓砷（AlGaAs）LED。输出级包括一个光电探测器和放大器，然后是驱动输出的上拉和下拉晶体管。最终封装中厚层透明硅树脂将输入和输出级分开，并提供了安全隔离。电流驱动输入级的简易性、良好的抗噪性和安全隔离是电机驱动器制造商几乎在所有设计中都采用光电隔离栅极驱动器的主要原因…

作者：德州仪器Kilby实验室电源管理总监Jeff Morroni

毫无疑问，电源在调节、传输和功耗等各个方面都成为日益重要的话题。人们期望产品功能日趋多样、性能更强大、更智能、外观更加酷炫，业界看到了关注电源相关问题的重要意义。展望2019年，三大广泛的问题最受关注，即：密度、EMI和隔离（信号和电源）。

实现更高的密度：将更多电源管理放入更小的空间

由于IC光刻工艺和每个功能运行功率的大幅缩减，使得芯片上可集成更多功能和栅极，对成品的总体功率需求迅速增长，如图1所示。一些处理器现在可以消耗几百安培电流，并且可以在不到一微秒的时间内从低电流状态上升到完全激活状态。通过降低损耗和提高热性能实现“在硬币大小的面积上达到千瓦级功率”的密度目标并非一句玩笑话。

图1：从1992年到2010年的产品热密度发展趋势。

问题不仅在于管理功率和因此产生的功耗。由于存在基本的I²R损耗，即使在电源负载路径中明显