在当地时间3月4日至8日，亲临在美国德克萨斯州圣安东尼奥市的美国国际电力电子应用展览会（APEC）德州仪器展台，体验最具创新的应用及互动站台并与我们的电源专家的面对面。
如果您没能亲自参加会议，欢迎在E2E China上与我们的工程师互动，并关注微信公众号德州仪器（ID：tisemi）和官方微博@德州仪器，了解我们在APEC上的最新动向。
欢迎参观我们的501号展台，了解新产品和端到端电源管理系统解决方案，包括硬件、软件和参考设计，助力设计人员：
创新：
在本篇文章中，我将从不同方面深入介绍降压、升压和降压-升压拓扑结构。
降压转换器
图1是非同步降压转换器的原理图。降压转换器将其输入电压降低为较低的输出电压。当开关Q1导通时，能量转移到输出端。
图1：非同步降压转换器原理图
公式1计算占空比：
公式2计算最大金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）应力：
公式3给出了最大二极管应力：
其中Vin是输入电压，Vout是输出电压，Vf是二极管正向电压。
与线性稳压器或低压差稳压器（LDO）相比，输入电压和输出电压之间的差异越大，降压转换器的效率就越高。
尽管降压转换器在输入端具有脉冲电流，但由于的电感 - 电容（LC）滤波器位于转换器的输出端，输出电流是连续的。结果，与输出端的纹波相比，反射到输入端的电压纹波将会更大。
对于占空比小且输出电流大于3A的降压转换器，建议使用同步整流器。如果您的电源需要大于30A的输出电流…
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：Kol Zhang
汽车照明技术已历经数十年的发展。在发光二极管（LED）照明时代，人们对一体式车灯设计的期望从未如此之高正因为如此，这些高期待推动着半导体行业LED驱动器的技术不断发展。如今，汽车照明要求高质量的均衡设计以保证无论是前灯还是尾灯都具有卓越的照明效果。
图1：汽车前灯和尾灯
在过去，提高亮度的方式是增加LED灯的数量。但如果您现在拆开一个新的尾灯，就会看到大量的导光材料、光管、遮光罩和其它复杂的照明结构，这些都是为了实现更佳的照明效果。为实施上述措施，需要减少LED灯的数量且提高每个LED灯的电流是必不可少的。
设计人员使用开关型LED驱动器提高每个LED灯的电流。但是在车尾组合灯（RCL）中，高开关频率可能会对天线造成很大干扰，带来电磁干扰（EMI）和电磁兼容（EMC）问题。使用线性LED驱动器时，LED驱动器内部的高功耗可能会影响整个照明灯的使用寿命。
TI推出的全新三通道高侧恒流汽车线性LED控制器…
作者：Brent McDonald
为了成为最好，人们会付出旁人无法想象的努力。例如，运动员不知疲倦地进行训练，只是为了在比赛中能够快人毫秒。学生花费数年时间钻研学问，只为获得顶级学术成就。公司或机构组织花费数十年时间研究新技术，仅为了解决曾经只在科幻小说中出现的问题。最后 —— 技术控——电源工程师则致力于开发超群的高效的、高密度转换器。
我敢打赌，当你们中的大部分人启动了电路，至少在功率密度和效率方面取得了个人的最佳成果。回家后，你也许会激情满满地向你的配偶或孩子们讲述这段令人兴奋的经历，但这只会让他们对你的行为感到非常不解。
放心，您不会在此获得这样的反馈。就个人而言，我喜欢摸索新鲜事物，并尝试使之变得比以前更好。TI推出了一个新型的控制器，UCC256301，目前正引发众人热议，因为它使电源性能表现出色…
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…
视频监视安防监控需求正旺，而且该技术也在个人和商业应用方面变得更加经济。受对更高标准的安保需求的驱动，在全球已经有数以百万计的监控摄像头被安装。
由于许多监控摄像头一直处于打开状态，因此监控摄像头制造商已经转向使用节能发光二极管（LED）照明。与以前使用的白炽灯/荧光灯相比，LED的效率提高了80-90%，且散热较低。同时，LED还具有更长的使用寿命，在视频监控摄像头的应用中占据更小的空间。
随着生产数量的增加，摄像头制造商要求LED驱动板的设计更简单、更紧凑、成本更低。但同时，他们需要的LED驱动器能满足更高的效率、更低的功耗、更高的精度、更好的图像分辨率的要求。面对这些挑战，硬件工程师需要一个可以满足以上所有要求的LED驱动器解决方案。
TI的TPS54200是一款新型DC/DC同步降压LED驱动器，可帮助支持视频监控和其它终端设备。该器件提供了高效、高性价比的解决方案，且具有高模拟调光精度。T…
万众期待的Robert A. Mammano新书《电源设计基础》简体中文版隆重上市！电源设计入门推荐经典书籍！
作者：Tim Goodrow
我于2003年7月加入TI，负责电源管理营销方面的工作。在我工作的第一周，我的老板是这样向我介绍Robert Mammano的：“Tim，我想介绍Robert Mammano给你认识。Robert是首个开关电源控制集成电路[IC]的发明者。”
Robert当时正在管理TI的全球电源设计研讨会，并在我们的办公室与技术专家会面。对于我而言，能够与电源行业的标志性人物会面，是一个令人难忘的时刻。
时间快进到2016年1月——我的老板表示希望让我负责一个新项目，记得当时他是这么和我说的：“Tim，我希望你和Robert Mammano一起工作，共同编制一本电源教科书，总结出我们三十年电源设计研讨会的技术内容。”…
具有内部补偿的高级电流模式(ACM)是TI开发的一款新型控制拓扑，可以支持真定频调制并与内部补偿同步。从根本上来说，该产品类似于仿真峰值电流模式(PCM)控制，可以维护一系列输入电压和输出电压的稳定性，形成快速的瞬态响应。ACM的不同之处在于，它是一款渐变型、峰值电流模式控制方案，无需外部补偿，即可在内部形成斜坡获得真定频。ACM对功率级变量（电感器和电容器）还具有良好的抗干扰性能，但在这里，我将更详细地介绍一下ACM的优点。
为何选择内部补偿式ACM？
有的控制拓扑无需外部补偿网络，即可支持真定频或伪定频。然而，使用中也存在一些缺点。
现存的大多数真定频/无外部补偿的转换器采用传统的峰值电流模式，将补偿组件从电路封装的外部转移到电路内部，同时配备了经过设计及优化的内部补偿器以满足各种应用。正因为内部补偿需要覆盖各种稳压范围，如果要实现快速的瞬态响应，内部回路和斜坡补偿则很难得到优化。环路带宽也必须有所限制以满足的大范围的实际应用…
作者：Brian King
近四十年来，TI 电源设计研讨会一直为广大客户提供与电源专家直接交流的培训机会。
每一次研讨会，我们都会根据Bob Mammano制定的指导方针，仔细挑选议题。最终选定的议题兼具有实用性、教育性和趣味性。使我们自豪的是，每次研讨会都是与大家分享具有教育意义经验的机会，而不是一次次花哨的推销。
我们的2016-2017年度暨第22届电源设计研讨会（SEM2200）在美国、中国、印度、日本、台湾、韩国和欧洲相继举办，并于今年早些时候圆满收官。就个人而言，我非常感激有机会参加此次研讨会，并有幸认识电源业界的众多工程师。
如果您错过了这次的研讨会，不用担心，我们现在推出了新的培训网站，将在线分享有关2016-2017电源设计研讨会的相关资料和学习经验。只需使用myTI账号登录，即可观看所有培训视频，并下载论文和演示资料。每段视频均在录音室录制，时长约为40分钟。
在SEM2200中…
随着手机，智能无线设备和电动汽车的快速发展，锂电池的市场需求越来越广，锂电池的生产制造效率也越来越高。同时，由于节能减排的需要，锂电池的化成，分容的充电，放电，也大量采用能量回馈的形式，将锂电池的放电能量，回馈回电网或对其它电池充电，实现节能环保。
为了更准确的获得锂电池的容量，对锂电池的充放电的电流电压测量的误差要求也显著提高，许多客户需要达到万分之五到万分之一的误差精度，这样，对整个测量控制电路中的放大器，ADC, DAC的误差要求也相应提高。
一般来说，一个完整的能量回馈型的锂电池化成分容测试设备，分为3级结构。如下图：
第一级为220、380V AC到400-500V DC的双向变换器，第二级为400V…
无线连接和低功耗嵌入式处理技术的进步已为智能家居和楼宇提供了新的应用。当然，大部分智能家居系统都具有一个处在固定位置的控制面板或基本单元，可以插入交流电源系统。但也可能有一些构成整个系统一部分的分布式（和可移动）无线传感器或摄像头。这些外围设备并不总是靠近永久电源。图1所示为具有多个远程外围设备和中央网关（控制器）的典型系统。
图1：智能家居的示例
这些无线传感器或摄像头中的许多类型将需要电池且频繁使用，需要定期更换电池，从而增加了维护成本。因此，对于这些模块化配件，可充电电池越来越受欢迎。在某些情况下，控制面板单元也配有电池，以在交流电源故障的情况下提供备用电源或报警。
若您正在开发智能家居系统，您可能希望将您的工作集中在系统功能上，而非集中于供电和再充电的基本任务。由于锂离子电池近年来变得如此普遍，因此专用充电IC解决方案有许多选择。
对于小电池和低充电电流，您可使用经济高效（且相对容易实现）的线性充电器…
延长电池寿命是各种应用中常见的设计要求。无论是玩具还是水表，设计师都有各式技术来提高电池寿命。在这篇博文中，我将阐述一种可策略性地绕过低掉电线性稳压器（LDO）的技术。
生成导轨
使用LDO是从电池产生调节电压的常用方式。对于在完全充电时输出4.2V的单节锂离子（Li-ion）电池尤其如此。
假设您要为电源电压范围在3V至3.6V之间的微控制器（MCU）生成3.3V，并选择TPS706生成该导轨。图1阐述了该电路。
图1：TPS706从电池调压3.3V
尽管这个电路很简单，但它有一些限制。其中首要限制因素是掉电，这将导致LDO停止调压，并可能使MCU的供电电压超出规定范围。
掉电的含义
随着电池放电，锂离子电池的电压下降。图2所示为放电曲线的示例。
图2：锂离子电池电压随时间推移下降
当您记起输入电压接近稳压输出电压时，LDO有可进入压差的风险，这可能令人不安…
线性稳压器，升压（升压）或降压（降压）——这些是大多数智能锁的三种电源拓扑。您为您的设计选择哪一项？为什么这点重要？
任何物联网（IoT）设备的成功取决于其易用性。主要在于，易用性意味着易于连接和控制设备。但它也是指联网设备的维护不足。由于电池需要更换，多久将其关断一次？
智能锁的电源必须支持无线微控制器（MCU），例如SimpleLink™Bluetooth®低功耗CC2640R2F解决方案；一个转动锁的电机驱动器，如DRV8833；及任何其他外设，如发光二极管（LED）。从根本上讲，将电池电压转换为负载有三种方法：只需用低压差（LDO）线性稳压器降压，用升压型DC/DC转换器进行升压，或者用降压DC/DC转换器进行降压。
图1所示为具有LDO的智能锁的基本框图，如TPS76625。一些工程师考虑使用LDO，因其成本低。在大多数情况下，LDO的集成电路（IC）成本低于降压（降压…
如今，我们在市场上看到越来越多带有USB Type-C™和USB功率输出（PD）端口的电子产品。这些产品的覆盖范围从手机、笔记本电脑和移动电源到无人机、电动工具以及智能家居和便携式应用。USB PD标准允许在协商后进行高功率传输，并对端口背后的内容提出了新要求：即充电器IC。
一方面，作为器件，您的设备应能够协商源头提供的最高电压（5-20V）和电流，以便为电池充电，为系统提供电源。另一方面，作为主机，您的设备应从一健拷贝（OTG）方面向外围设备提供电池的最大电压（5V-20V）和电流。
对于具有单节或多节锂离子（Li-ion）电池系统的器件，降压升压电池充电器是与我所描述的要求相兼容的良好解决方案。当设备充电时，如果电压源高于电池，则降压升压电池充电器可以降低（降压）电压源以对电池充电，或者可以另行提升（升压）电压源…
线性充电器和开关充电器广泛应用于多种应用：助听器、智能手表、传感器节点、手机、笔记本电脑...数不胜数！每当使用可充电电池时，都需要一个充电器。然而，考虑到可用的不同充电拓扑相关的利弊，您在选择充电器时可能需要考虑更多因素。
每种方法都有其利弊。线性充电器体积小、易于使用、成本低廉。不用任何切换，它们即可适用于噪声敏感的应用；但是当充电电流大时，功耗很高。图1所示为线性充电器的示意图。
开关充电器以其高效率而闻名，并可在输入适配器电压的广泛变量下最小化功耗。但与线性充电器相比，附加电感器和电容器消耗更多的电路板空间，增加了BOM成本和设计复杂性。图2所示为开关充电器的图。表1比较了两种充电器类型的功能。
图1：线性充电器图
图2：开关充电器图
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线性充电器 |
开关充电器 |
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功耗大，充电电流大 |
假期临近，本假期最热门的礼物之一将是可穿戴设备。样式和便捷性通常是人们所期望的因素。但电池呢？为比拇指还小的电池充电完全不同于为智能手机或平板电脑充电。穿戴式电子产品通常尺寸较小，如智能手表、运动和健身跟踪器，甚至服装。由于其物理限制，电池尺寸和容量受限，即使更长的电池运行时间对于良好的用户体验变得更为重要。
那么，您是否准备好设计电源管理解决方案，以便为可穿戴设备实现最长的电池运行时间？选择正确的电池充电器是您首要考虑的事情。
一个理想的可穿戴设备充电器IC应具有四个主要功能：
1. 小尺寸。当设备总体尺寸约为20mm×20mm，电池本身尺寸占据一半以上空间时，4mm × 4mm的充电器IC不再适用。最新的线性充电器bq25100的封装尺寸仅为1.6 mm×0.9 mm，整体尺寸为2.1 mm×2.2 mm。
2. 最大充电电流低。超过90％的可穿戴设备使用容量小于300…
您或您认识的人很可能在假期收到了可穿戴设备。活动监视器已远远超过了几年前设计的计步器功能。当今最先进的可穿戴设备可测量您走了多少步、估计您所覆盖的距离、跟踪您的活动强度、告知您爬了多少楼层、测量您的心跳并监控您的睡眠质量。当与智能手机配对时，他们可帮您设定和实现活动目标，为您提供有关改善健康状况和帮您为竞赛和体育活动进行训练的见解和提示。有些可穿戴设备甚至有显示器和振动马达，可在用户需起身和移动时提醒用户，提供有关其活动的反馈或已收到重要的电子邮件或文字。
活动监视器的外形尺寸有所不同，但大部分尺寸较小，且佩戴在手腕上。创建一个小型可穿戴设备具有诸多挑战，其中大部分问题都围绕空间和功率的有效利用。由于它们在进行活动时被使用，因此它们应具有纤细、轻便且防水的特性。设备必须始终处于持续导通状态，不断获取数据并准备向用户提供反馈。为此，高效的电源管理是必须项，选择具有高功率使用和低静态电流的组件至关重要。此外，客户希望持续佩戴活动监视器…
由于在单个以太网电缆中组合了数据和电源传输，PoE（以太网供电）在以太网系统中很受欢迎。它广泛应用于以太网交换机、IP电话、IP网络摄像头应用。对于一些智能家居系统而言，以太网也是中央控制器和一些末端设备（如智能面板和无线AP）之间的一种关键连接法。除了标准48V电缆电压外，一些客户也愿意采用30V的电源传输。其中考虑了两大关键因素，一个是30V电压在36V人身安全电压范围之内，另一个是低至30V的电压可以节省电源解决方案成本。除了电流限制和过流保护功能外，末端设备检测对于系统设计也是有益的，可以确保中央控制器在无合适末端设备的情况下不会通电。
在IEEE 802.3at标准中，如下面表1和表2所示，PSE端口输出电压范围为44~57V（1型）和50~57V（2型），而PD端口功率为37…
2017年最火热的话题是什么？ 我相信智能家居设备是当仁不让的当红“炸子鸡”。你身边原本呆萌的电子产品，比如音箱、电视、冰箱、烟感等等一夜之间都成了从颜值一直武装到大脑的智能家居。智能是什么，体现在哪里呢？它要有很强的处理能力，感知身边的变化，还要有记忆能力，更重要的是它要能和人交流，要自带“光环”。
小光环往往有大智彗，简单的开关，和千篇一律的指示已经不能满足我们日益增长的颜值和互动的要求，那么到底什么样的光环才能叫实至名归的高大上呢？让我们一起看一下这些A+的答案。
一个好的“光环”是这样的：
- 它有漂亮的色彩，而且可以随着我的心情不断变化。
- 它有柔和的亮度，不要白天不懂夜的黑。
- 它有高雅的呼吸渐变的感觉。
- 它有行流水的动态变化。
- 它还需要绿色环保…
作者：Masoud Beheshti
电力电子世界在1959年取得突破，当时Dawon Kahng和Martin Atalla在贝尔实验室发明了金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。首款商业MOSFET在五年后发布生产，从那时起，几代MOSFET晶体管使电源设计人员实现了双极性早期产品不可能实现的性能和密度级别。
然而，近年来，这些已取得的进步开始逐渐弱化，为下一个突破性技术创造了空间和需求。这就是氮化镓（GaN）引人注目的地方。
作为一种宽带隙晶体管技术，GaN正在创造一个令人兴奋的机会，以实现电力电子系统达到新的性能和效率。GaN的固有优势为工程师开启了重新考虑功率密度的方法，这些方法在以前并不可能实现，如今能满足世界日益增长的电力需求。在这篇文章中，我将探讨如何实现。
为何选择GaN？
当涉及功率密度时，GaN为硅MOSFET提供了几个主要优点和优势，包括：
•较低的RDS（on）：如表1所示…
通用串行总线即“USB”已经流行许久； 起初USB设备便具有主设备和从设备之分：传输的数据来自主设备如电脑，数据传输至从设备如手机、鼠标或键盘。但随着消费电子产品的发展，从智能手机到U盘、从平板电脑到智能手机以及从相机到打印机之间的数据传输需求也随之增加。
USB On-the-Go（OTG）是使设备能够充当主设备或从设备的规范。USB OTG可广泛应用于PC、智能手机、ePOS（电子销售点）和移动电源。主设备或从设备的角色可以根据协议进行改变。数据可从智能手机或相机传输存储到U盘中，当智能手机连接到主设备PC时，智能手机也可以充当从设备。数码相机照片可直接上传至打印机，而无需通过PC传输。数据可在“从设备”之间相互传输。这在我们的日常生活中十分有用。图1所示为市售的USB OTG驱动器和USB OTG连接线。
图1：
…作者：Youhao Xi
48V-12V双电池电源系统正普通用于轻度混合动力电动车。车辆的动态工作条件可能需要在两个电池轨道之间来回传送高达10kW的电功率。由于移动车辆中的各种操作情况，控制一个方向或另一个方向上的功率流需求可以说是一个相当复杂的任务，需要数字控制方案的智能。因此，当领先的汽车制造商和一级供应商开始开发48V-12V双向电源转换器时，大多数都采用了全数字方法。
全数字解决方案成本昂贵，因为它们需要许多离散的模拟电路。这些模拟电路包括精密电流检测放大器、功率MOSFET栅极驱动器、监视和保护电路等。由于电路板上的设备数量庞大，离散解决方案显得笨重且不可靠。为了减少解决方案尺寸和降低成本，同时提高性能和系统级可靠性，一些一级供应商正在寻找一种混合架构，其中微控制器处理更高级别的智能管理，且高度集成的模拟控制器实现电源转换器级…
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…
工业电子产品的发展趋势是更小的电路板尺寸、更时尚的外形和更具成本效益。由于这些趋势，电子系统设计人员必须降低印刷电路板（PCB）的尺寸和成本。使用现场可编程门阵列（FPGA）和片上系统（SoC）的工业系统需要多个电源轨，同时面临小尺寸和低成本的挑战。集成柔性功率器件可以为这种应用显著降低成本，减小解决方案尺寸。
集成柔性功率器件在同一封装内包含多个DC/DC转换器。这些DC/DC转换器可以是单个封装中的降压转换器、升压转换器和/或LDO的任何组合。图1是一个示例功能框图，其中LM26480包括两个2MHz高效1.5A降压转换器和连个300mA LDO。
图1：LM26480功能框图
让我们通过一个例子来说明使用集成的柔性功率器件的好处。设想设计为由SoC或FPGA控制的无人机设计电源管理系统。图2显示了该系统中的四个组件，它们完全匹配电源管理IC…
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