IGBT/MOSFET等全控型开关器件在现代电力电子系统中的应用日趋广泛，相应的驱动芯片集成度也越来越高，其中欠压保护功能由于可以防止开关管在门极电压较低时饱和导通，被各大驱动芯片公司集成到了自家的驱动芯片上。本文以TI的UCC5320驱动芯片为例，介绍欠压保护的作用。另外，在双电源供电时欠压保护功能可能会失效，而UCC5320E在双电源供电时依然可以实现欠压保护。
一、欠压保护的重要性
图1显示了在一个固定Vds下，门极电压Vgs会如何影响MOSFET。虚线的右边是饱和区，在这个区域里漏极电流不受漏源电压Vds的影响，只取决于门极电压Vgs。MOSFET工作在饱和区域时功耗较大，因为此时它同时流过大电流承受大电压。虚线的左边是线性区，此时MOSFET相当于一个小电阻，可以流过大电流而不在漏源两端产生大的电压差。对于大电流的应用场合，让MOSFET工作在饱和区是非常危险的…
LM5036是一款高度集成化的半桥PWM控制器，集成了辅助偏置电源，为电信，数据通信，工业电源转换器提供高功率密度解决方案。LM5036包含使用电压模式控制实现半桥拓扑功率转换器所需的所有功能。 该器件适用于隔离式DC-DC转换器的初级侧，输入电压高达100V。与传统半桥及全桥控制器相比，LM5036有着自身不可替代的优势：
(1)集成辅助偏置电源，为LM5036及原边和副边元器件供电，无需外部辅助电源，减少电路板尺寸和成本，有助于实现高功率密度和良好的热可靠性。
(2)增强的预偏置启动性能可实现负载带压启动时，输出电压的单调递增并避免倒灌电流。
(3)通过脉冲匹配改善了逐周期电流限制，从而在输入电压范围内产生均匀的输出电流限制水平，并且还可以防止变压器饱和。
脉冲匹配的电流限制保护机制:
恒流限制问题和解决方案：
在逐周期运行期间，当电流感测信号ISENSE达到正阈值IPOS_LIM时…
LM5036是一款高度集成化的半桥PWM控制器，集成了辅助偏置电源，为电信，数据通信，工业电源转换器提供高功率密度解决方案。LM5036包含使用电压模式控制实现半桥拓扑功率转换器所需的所有功能。 该器件适用于隔离式DC-DC转换器的初级侧，输入电压高达100V。与传统半桥及全桥控制器相比，LM5036有着自身不可替代的优势：
(1)集成辅助偏置电源，为LM5036及原边和副边元器件供电，无需外部辅助电源，减少电路板尺寸和成本，有助于实现高功率密度和良好的热可靠性。
(2)增强的预偏置启动性能可实现负载带压启动时，输出电压的单调递增并避免倒灌电流。
(3)通过脉冲匹配改善了逐周期电流限制，从而在输入电压范围内产生均匀的输出电流限制水平，并且还可以防止变压器饱和。
预偏置启动:
在没有完全可控的预偏置启动情况下，次级侧的SR可能过早地闭合导通以从预充电的输出电容器吸收电流…
LM5036是一款高度集成化的半桥PWM控制器，集成了辅助偏置电源，为电信，数据通信，工业电源转换器提供高功率密度解决方案。LM5036包含使用电压模式控制实现半桥拓扑功率转换器所需的所有功能。 该器件适用于隔离式DC-DC转换器的初级侧，输入电压高达100V。与传统半桥及全桥控制器相比，LM5036有着自身不可替代的优势：
(1)集成辅助偏置电源，为LM5036及原边和副边元器件供电，无需外部辅助电源，减少电路板尺寸和成本，有助于实现高功率密度和良好的热可靠性。
(2)增强的预偏置启动性能可实现负载带压启动时，输出电压的单调递增并避免倒灌电流。
(3)通过脉冲匹配改善了逐周期电流限制，从而在输入电压范围内产生均匀的输出电流限制水平，并且还可以防止变压器饱和。
集成辅助源：
对于半桥驱动器而言在没有外接辅助电源时，系统需要一个需要单独的偏置电源和更多组件…
LM5036是一款高度集成化的半桥PWM控制器，集成了辅助偏置电源，为电信，数据通信，工业电源转换器提供高功率密度解决方案。LM5036包含使用电压模式控制实现半桥拓扑功率转换器所需的所有功能。 该器件适用于隔离式DC-DC转换器的初级侧，输入电压高达100V。与传统半桥及全桥控制器相比，LM5036有着自身不可替代的优势：
为此从控制器应用角度出发，我们设计基于LM5036控制器的典型应用电路。评估板LM5036EVM-264采用以下的设计指标…
本文作者：德州仪器 Manuel Diaz Corrada
随着医疗保健范围扩大到涵盖新兴技术，以及电池尺寸的缩小和互连性提高，医疗领域将迎来一场治疗方案的范式转移。在接下来的十年中，医生通常可以使用在线工具监测数百名患者，无需亲自进行体检，这样一来医疗保健系统可以应对越来越多的患者。
伴随这一趋势的到来，越来越多的医疗和个人电子产品公司正在采用可穿戴设备来改善住院和门诊治疗阶段患者的治疗效果和提高服务质量。这些公司通过对医疗设备的各种创新帮助提高对患者的服务质量，但其中一个重点是更改设计，以便所有护理设备能够在患者整个住院期间跟踪患者情况。目前，重要的资源专用于移动患者并在不同病房之间交换监测设备。当护士必须准备大型设备以接收来自其他病房的患者，并且必须协调后勤以便在患者转移后将设备送回原始位置时，所有这些流程不仅耗时而且费力。移动性更佳的设备可以顺利地将患者从重症监护室转移到普通病房直到患者最终出院。由于无需在科室之间或甚至外部机构之间进行协调…
作者： TI 工程师 Kevin Zhang
当DCDC电源输出需要经过一根长线缆才能到达负载时，由于线缆的阻抗产生压降，会导致负载端电压小于实际DCDC输出电压。为保证负载端电压在不同的负载电流下，维持我们希望的固定值，我们可以实时采集负载电流，并根据导线负载，动态提高DCDC电源的输出电压，补偿线缆的压降，使得负载端的电压保持不变。
TI官网有相关参考设计PMP4425与PMP10282等，但均未给出相关电路参数的推导，客户只能完全参照设计中的取值。本文以LMR14030和INA213为例，给出了线损补偿的详细推导。当客户需要更改电路器件（例如使用不同的DCDC或电流采样运放）或更改电路参数（例如要求不同的输出电压）时，也可以利用本文的公式，快速计算确定电路中的其他参数。
在下面例子中…
作者： TI 工程师 Aki Li, Rayna Wang
高频临界模式 (CrM) 图腾柱功率因数校正 (PFC) 是一种使用 GaN 设计高密度功率解决方案的简便方法。TIDA-00961 参考设计使用 TI 的 600V GaN 功率级 LMG3410 和 TI 的 Piccolo™ F280049 控制器。功率级尺寸 65 x 40 x 40mm，功率密度大于 250W/inch3；在 230V 交流输入和满载情况下效率可达 98.7%；功率因数>0.99，输入电流THD小。此设计适用于多种空间有限的应用，如服务器、电信和工业电源等应用。同时硬件设计符合传导发射、浪涌和 EFT 要求，可帮助工程师实现 80+ Titanium 规格。
TIDA-00961为工业界提供了一套前沿的解决方案，本…
作者: 德州仪器 Stephen Ott
现代工厂都采用自动化系统，依靠整个工厂范围内的许多传感器提供的反馈信息来保持高生产率。这些公司采用数字现场总线来汇总传感器收集的大量数据。传感器收集的数据越多，系统的适应性和操作性就越好。
因此，采用现场总线连接的现代工业传感器必须以更快和更精确的速率来检测信号，并将该信息作为与传统模拟信号相对的数字信号输出。这一功能要求传感器使用功率更大的处理器。此外，由于工厂中此类传感器的数量更多，因此形状因数变小。功率的增大以及形状因数的变小迫使工厂摈弃成熟的线性稳压器方案，转而采用开关稳压器方案。
而采用开关稳压器又产生了新的挑战。由于电感器要求使用额外的区域，因此开关稳压器形状因数较大。必须考虑稳压器开关频率与测量信号频率之间的关系。
因此，转换器的布局更加关键。设计不良的开关稳压器会提高本底噪声，并产生不必要的电磁兼容性（EMC），将会干扰小型信号的检测。
幸运的是，我们目前提供了集成电感器DC…
作者: 德州仪器 Stephen Ott
现代工厂都采用自动化系统，依靠整个工厂范围内的许多传感器提供的反馈信息来保持高生产率。这些公司采用数字现场总线来汇总传感器收集的大量数据。传感器收集的数据越多，系统的适应性和操作性就越好。
因此，采用现场总线连接的现代工业传感器必须以更快和更精确的速率来检测信号，并将该信息作为与传统模拟信号相对的数字信号输出。这一功能要求传感器使用功率更大的处理器。此外，由于工厂中此类传感器的数量更多，因此形状因数变小。功率的增大以及形状因数的变小迫使工厂摈弃成熟的线性稳压器方案，转而采用开关稳压器方案。
而采用开关稳压器又产生了新的挑战。由于电感器要求使用额外的区域，因此开关稳压器形状因数较大。必须考虑稳压器开关频率与测量信号频率之间的关系。
因此，转换器的布局更加关键。设计不良的开关稳压器会提高本底噪声，并产生不必要的电磁兼容性（EMC），将会干扰小型信号的检测。
幸运的是，我们目前提供了集成电感器DC…
远程信息处理控制单元（TCU或T-BOX）是一种嵌入式车载系统，可应用于车辆的无线跟踪与通信等领域。
在本系列的文章中会依次对以下主要模块进行详细介绍：
第二节：充放电管理；
第三节：接口；
第四节：紧急呼叫单元；
第五节：无线连接单元；
第二节 充放电管理
正常情况下，VBAT为负载供电的同时也会为备用电池充电；当遇到突发状况时（如撞车），VBAT无法正常供电，此时转换成备用电池为负载供电。如下图蓝色阴影框图所示，备用电池的充放电管理主要分成三个部分：电池组、充电器以及预升压。
图-1
1. 电池组
常用的蓄电池有Ni-MH，LiFePO4以及Li-Lon，其特点列举如下表所示。
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类型 |
Ni-MH |
LiFePO4 |
Li-Lon |
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优点 |
可靠耐用； 过量的充电不会产生高温； 成本较低；
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高额定电流； 寿命长； 热稳定性高； 安全； |
高能量密度； 高电压（3.6V… |
推出电动汽车（EV）的通告已经铺天盖地地席卷了全球。这些标题的吸睛点和不同点在于电动汽车远程驾驶能力超越了目前的200至300英里范围：目前，在所有驾驶情况和条件下，电动车辆皆可与基于内燃机的车辆媲美。
电动车获得成功的一个关键因素在于消费者的接受度。由于锂电池价格下降，各地区的短期法规支持，消费者预计电动汽车的价格会出现下降，因此并不担心价格问题。但是，他们更关心充电速度是否加快，或者说充电时间是否减少。已经习惯于几分钟内加满油箱的消费者们会有耐心等待充电吗？
ICE车辆加满油耗时不到五分钟，而电动汽车充满电池组的耗时明显更长。再者，充电桩的数量稀少，这意味着消费者甚至可能需要排队充电，使得充电耗时更长。
如何可以改善电动汽车，从而快速充电呢？高效电力传输和更高功率级别是改善车载和车外充电速度的一种方法。通常电池充电采用恒流方法来避免损坏，基于地区限制，增加电流既不有利，也不被允许。另外，增加电流会导致线束问题，反过来又增加了车辆重量…
远程信息处理控制单元（TCU或T-BOX）是一种嵌入式车载系统，可应用于车辆的无线跟踪与通信等领域。该系统可分为电源轨、充电管理、接口、紧急呼叫单元、无线连接单元、天线等模块。其系统划分如下：
在本系列的文章中会依次对以下主要模块进行详细介绍：
第一节：电源轨；
第二节：充放电管理；
第三节：接口；
第四节：紧急呼叫单元；
第五节：无线连接单元；
第一节 电源轨
第一节先对电源轨展开介绍。
T-BOX电源模块可分为电源轨以及充电管理两个部分。电源轨主要是分析T-BOX的一级电源、二级电源以及估算总体的功率情况；而充电管理主要是针对备用电池。下图为VBAT、备用电池、电源管理以及负载之间的关系。正常情况下，VBAT为负载供电的同时也会为电池充电；当遇到突发状况时（如撞车），VBAT失效，此时由备用电池为负载供电。
1) 一级电源
目前主流的方案有三种，分为只降压，既升压又降压，以及先降压后升压。
方案一：只降压
…作者：德州仪器 Pearl Cao
随着内置功能越来越多，越来越智能的电子设备在更具吸引力的同时也更加耗电，可充电电池因此成为了一个经济的选择。近年来，随着创新应用、新兴技术和新电池化学成分的出现，充电器的需求不断发展。例如，可穿戴设备领域的新应用（如智能银行卡、智能服装和医疗贴片）引领着解决方案变得更小巧便宜，同时也推动着电池朝更小更高功率密度的方向发展。
设计师的典型问题或疑虑包括：“我如何最大限度地延长电池的使用时间？”“我如何延长产品的保质期？”“是否有可能对电池进行过度放电？”“如果电池缺失或损坏会发生什么？”“如何让我的产品与较弱的适配器一起工作？”，以及“我可以将相同的充电器用于不同的设计和不同的电池吗？”在本文中，我将讨论线性充电器的不同功能如何帮助解决这些问题。
电源路…
作者：德州仪器 Chris Glaser
随着电子设备的尺寸越来越小，电源设计人员在设计电源时必须考虑热限值的问题。如果一个较小的电源无法在特定的应用环境（包括环境温度）下以高负载运行，那么它就等同于没有用处。
降额曲线中就有一种常见的热限值，该热限值可以在大多数的电源模块数据表中看到。降额曲线能够显示在不同环境温度下可拉电流或功率的大小，同时仍然保持电源模块在其温度规格范围内（通常低于125°C）。图1所示为2A TPS82140电源模块数据表的两条降额曲线。
图 1：2A TPS82140电源模块的降额曲线
如图1所示，降额曲线会随着输入与输出电压的变化而发生微小的变化，因此必须查看特定设计相对应的曲线。一般来说，随着输出电压的增大，降额情况会变得稍差一些，因为总输出功率和总功率损耗也会增大。这一点可通过效率得到平衡…
作者： TI 深圳工程师 Jun Shen
在实际测试LMZ31710的评估板默认配置时，输入12V，输出1.8V，带10A负载，会遇到输出电压重启的问题。这种重启的问题是由于输入电压回升导致反复触发欠压保护开启电压导致的。本文主要针对输入电压回升问题做深入的分析，得出输入电压回升的根本原因包含两个，一是实验室电源，另一个是评估板芯片输入端的电解电容，可以作为相关实验的测试方法的参考。
图（1）测试架构
本文采用如图（1）所示的电路架构，在实验室电源和评估板直接采用了空气开关断路器，保证快速的掉电，评估板负载采用0.18欧姆的纯阻性负载。总共做了三组实验，1.通过实验室电源开关掉电，2.通过断路器掉电，3.去除评估板电解电容通过断路器掉电，分别对应图（2）中左中右三个图。
图（2）测试结果
图中通道2为评估板输入电压测试点，通道3评估板输出电压测试点…
作者：廖远 实习工程师， 陈鉴宇 华南区工程师
随着工业4.0时代的到来，机器人在工业制造的舞台上成为了主角。除了更高效的代替体力劳动，新型多轴机器人还能完成人类无法完成的动作，控制精度也远超人类。多轴机器人的每个轴就是一个伺服电机系统，轴越多就能完成越复杂的动作，但也对减小体积提出了挑战。因此，提高功率密度是机器人伺服驱动开发中的重要问题。
图1. 伺服电机驱动器系统
伺服电机可控制转速、位置，精度很高，在数控机床等工业领域有着广泛的应用。传统伺服电机通常由三相高低侧共六个IGBT组成驱动电路。每个IGBT都要与控制器(controller)隔离，目前多使用光电耦合隔离驱动器。光耦驱动器的隔离侧需要隔离电源供电，如图1所示，三个高侧IGBT分别使用三个隔离的+15V/-8V电源，三个低侧IGBT一般共用一个电源…
PFC(Power Factor Correction)即功率因数校正，通过调理使电网电压和输入电流同相位并减小高次谐波，有利于降低用电设备对电网的影响并提高电网利用率，已经成为很多电网输入应用场合的基本要求。
常用的有桥PFC为boost PFC电路，如图1所示，在整流桥之后使用一个boost电路完成功率因素校正和输出电压稳定的功能。选用boost电路的一个重要原因就是boost电路具有驱动简单的特点。对于这种有桥boost PFC电路可以采用TI的低边驱动芯片，如UCC27524,UCC27517等。这种驱动芯片相对于分立器件方案，具有驱动电流大，驱动速度快，尺寸更小，可靠性更高的特点，目前广泛应用于各种通信电源模块，家用空调等场合。
图1
随着电力电子技术的发展…
LLC电路拓扑因其可以实现变压器原边开关管的ZVS(Zero voltage switch)开通，变压器副边二极管的ZCS（Zero Current switch）关断，成为高效率高功率密度需求下的主要DC/DC拓扑，受到广大工程师的青睐。但是实际应用中怎么去驱动LLC的开关管呢？以全桥LLC为例，上开关管与下开关管不共地，因此我们需要隔离驱动上开关管。实际操作过程中，我们常采用两种做法，第一种方法使用UCC27712这一类半桥式驱动来驱动一个半桥，第二种方法使用隔离驱动加隔离电源来驱动半桥的上管。为了防止功率地对控制地的干扰，目前第二种隔离驱动方案的使用越来越普遍。
UCC21520是一款隔离式双通道栅极驱动器，可以提供4A sink电流，6A source电流，可以支持很高的开关频率并有较高的隔离强度，常被用来驱动MOSFET…
作者： TI 工程师 Charles Wong
无线耳机已经在市场上风云了超过10年，而且其取代有线耳机的趋势非常明显。 但是大多数传统的无线耳机只是实现耳机和适配设备（如手机，电脑等）的分离。却仍然需要线缆将两个耳塞连接起来以实现信号的一致性同时降低设计成本。这使得用户的舒适性大大降低，同时让耳机的观赏性急剧下降！尤其是作为休闲和运动用途的耳机，这种设计在一定程度上还增加了线缆被缠绕导致人身伤害的风险。
近年来，随着科技的进步和蓝牙无线方案的成熟， 市场上开始涌现了如图1所示的真正的无线耳机，即两个耳塞之间不再需要线缆来连接， 并有取代传统线缆式无线耳机的趋势。这极大地提高了无线耳机的观赏性和便携性。
图1. 真无线耳机产品
由于真无线耳机尺寸极小，导致耳机内部只能防止容量非常小的锂离子电池…
各大汽车制造商都在广泛使用发光二极管(LED)，除了传统的前照灯、尾灯、日间行车灯、停车灯和转向灯，以使他们的汽车在市场上脱颖而出以外。目前，示廓灯、车牌、品牌标志、迎宾灯和环境灯上都出现了LED的身影。
驱动这些LED发光，必须考虑以下问题：
传统意义上，LED都是由离散解决方案驱动的。图1显示了三种典型的方案：运算放大器(op amp)（方案1）、直接与汽车电池连接的电源（方案2）或某种分流规则（方案3）的双极配置。
图1：用于驱动LED的典型离散解决方案
让我们首先来看看方案1，即从低侧驱动的运算放大器。利用运算放大器，可以获得相对较高的准确度(<10%)，还能对LED进行调光操作。但采用该解决方案很难对LED开路和短路进行诊断。此外，输入输出电压差高达1伏…
为了发挥解决方案真正的潜力，所有“基于标准”的解决方案，例如USB和UL安全标准都需要一种简单的方法来识别兼容的解决方案。否则，一个很有前景的解决方案就会无法推进。解决方案的表现是否真如数据表上“宣传”的那样？你怎么能确定？当真实的经历导致对标准本身产生质疑时，你会怎么做呢？
以太网供电（PoE）曾是上述情况的例子之一 - 直到2018年1月16日。
继以太网联盟（EA）在全球范围内发布新闻稿后，PoE技术进入了一个易于被采用的新时代。通过为终端用户（或其中任何人）提供一种简单方法来确定设计是否符合当前标准以及功率水平如何。当PoE系统演示CAT-5电缆的PSE和PD端之间的互操作问题时，新的认证程序还允许人们更快故障排除及检修。
如图1所示，基本上有两类认证标识：一类用于受电设备（PD），也称为“负载”，另一类用于供电设备（PSE），也称为“电源”。箭头表示系统中电流的定向流动。对PD而言…
TI在3月28日至29日于上海召开的十三届汽车灯具产业发展技术论坛暨第四届上海国际汽车灯具展览会（ALE）上展出了最新的汽车外部照明解决方案。ALE上海是一个年度汽车灯展，顶尖创新者和公司可在展会上分享汽车外部照明领域最新的技术。
TI在ALE上进行了三个演示：一个采用TPS92830-Q1 LED控制器的汽车车尾组合灯（RCL）尾灯演示，一个采用TLC6C5712-Q1 LED驱动器的顺序照明/环境照明演示和一个新一代自适应前照灯系统（AFS）发光二极管（LED）矩阵前灯。
随着汽车外部照明变得更加复杂，大多数新需求都集中在支持动画、造型或像素亮度控制以提高道路安全性。我们的演示展示了TI器件的功能，可以帮助客户在前灯和RCL上实现所需功能。
如图1所示，采用TPS92830-Q1 LED控制器的汽车RCL尾灯演示展示了基于线性的TPS92830-Q1器件可支持的各种信号功能（例如转向、尾部和停止），同时具有模拟调光和脉宽调制（PWM…
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…
作者：Eric Faraci
当我第一次开始烹饪时，我宁愿独自一人，认为厨房里的其他人会让我分心。但当我开始尝试更复杂的食谱并进行多个烹饪步骤时，我发现拥有帮手非常有用，而且烹饪体验更有趣。俗语说得好：如果你不能打败他们，加入他们。
同样的原则适用于有源钳位反激。
每个人都想要更小的AC/DC转换器，尤其是当它们用于手机或平板电脑充电器时。由于简单，反激式转换器是首选的拓扑结构，因为它可以有效地将交流电转换为直流电，而只需很少的元件。但是，反激式电路能达到多小是受限的，因为与变压器漏感相关的损耗限制了实际大小。到目前为止，每个设计都通过减小漏感来应对这一点。但有源钳位反激打破了这个循环。
图1：有源钳位反激，漏感为红色，有源钳位为蓝色
有源钳位可存储能量并将其传输至输出，而非通过在电阻 - 电容 - 二极管（RCD）或齐纳钳位中消耗能量来应对漏感…
模拟
汽车
DLP® 技术
嵌入式处理
工业
电源管理