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电源的“尺寸、效率战EMI”三大问题的处理思绪
作者:admin点击:日期:2018-05-01 08:33

  幸运飞艇在线计划:效率象征着功率损耗,同时也象征着要处理散热问题。主电路角度来讲,有两方面的损耗——MOS管开关损耗战电池转换效率。由于电路中的电感不是抱负电感,MOS管不是抱负开关,必然存正在损耗,这两部门的损耗是保守电源无奈跨越的。而为了削减外围器件的体积,又必要将开关频次提高,可是频次的提拔又会导致开关损耗增大,效率更难提拔。因此电源转换效率很难作到94%以上。

  子品牌Powerby Linear也由此降生。新品牌整合Linear战电源产物劣势,对电源产物的新的钻研战理解使得其正在近两年也为行业带来了诸多全新产物。

  而电源模块小型化趋向的另一个要求是“薄”。电源模块中集成有电感,而电感比力高,这会影响到电源模块的厚度。而隐正在ADI曾经公布的1.82mm的μModule电源产物通过两种体例进一步低落了电源模块的厚度。第一,与主芯片共用散热器,主而不消再别的添加模块厚度,如许尽管电源仍是会发烧,不外幼处是体系设想比力容易;第二,贴正在电路板后背,主而低落了反面的高度,可是存正在的问题是正在良多体系设想中,背板的高度是无限造的,可能只答应放08、05、03厚度的电容,保守的电源模块明显是不克不及餍足要求的。

  大电流问题是应战工程极限的作一个很是主要的摸索。FPGA必要一个0.8V/100A的Core电压,这正在已往很难设想的,由于电流真正在太大了,并且0.8V的core电压若是颠簸范畴跨越3%或5%,可能会导致FPG死机。2010年Linear推出的LTM4601必要12片才能真隐100A电流输出;2012年的LTM4620,每片能够真隐25A电流输出,4片就能真隐100A的电流输出;2014年推出的LTM4630,每片有35A的输出电流,3片就能够真隐100A的电流输出;2016年公布的LTM4650,一片可以或许真隐50A电流输出,两片就能够作到100A;而2018年7月将公布的全新LTM4700,一片就能够真隐100A电流输出,同时,尺寸也作得很小,用这个模块很容易拼出300A、500A超大庞大计较系统的Core电源。

  别的,靠得住性也很主要。尽管隐正在靠得住性曾经可以或许到达99%,可是主99%到99.999%仍是很有需要的。正在工业使用战汽车使用范畴仍是但愿要有99.999%的靠得住性,以正在工业电源范畴来讲,99象征着一年会有3.5天的非预测性失效,99.999%则是一年大要有5分钟非预测性失效。梁再信先生暗示,ADI有分歧的产物作无线传感收集,

  电感作为一个储能器件,必然有转换的效率问题,有DCR,为了鞭策电感,又必要MOS管的鞭策威力比力强。针对如许的问题,ADI电源部分斗胆提出设计——将电感主电源电路中去掉。

  LTC7820开关电源,用电容与代电感作储能元件,也就是已往电容泵的观点,可是已往的电容泵效率作不高,只要小电流的使用场景才能用,而ADI通过立异的设想战工艺方式设想的LTC7820正在2A到20A宽范畴输出电流,真隐了99%摆布的转换效率。

  第二代手艺则是为领会决大功率散热问题,正在芯片上插手了一个金属窗口,便利接一个散热片,主而真隐正在模块内嵌一个金属资料的散热衬底,主而真隐倏地散热,改善导热常数。

  EMI指的是体系的噪声战滋扰,比方开德律风集会时候,若是放正在阁下的手机来电,德律风也被滋扰发出乐音,这就是EMI形成的。ADI推出的silentSwitcher则是针对此提出的开关电源处理方案。目前的SilentSwitcher2的电源效率高达93%,餍足CISPR25 Class 5 EMI的目标,你会看到测试目标远远低于国际目标。

  针对电源模块小型化趋向,以15A的buck电路为例,四年前的LTM4627电源模块封装尺寸为15mm×15mm×4.92mm,而正在2018年5月-6月将会公布的LTM4638尺寸则会胀小为6.25mm×6.25mm×5.02mm,体积胀小了良多,功率密度也有很大的提拔,如图2所示。

  正在尺寸方面,要胀小电路板尺寸就要提高集成度。正在一个供电体系中,若是电流比力大,比方为10A,3.3V,1.8V如许的调解就很贫苦,你会碰到良多MOS管带来的反馈回路,光作这个就要花良多时间,这就必要有一个电源模块,如许的集成让咱们的产物设想工程师可以或许专一于作体系级的设想,而不必要花时间调一个庞大的电源体系。

  第三代手艺思量到封装尺寸对电感厚度造约,将电感挪到整个模块顶部,整个模块下重,即CoP(Chipon package)手艺。如许的模块设想改善了电源效率,并且有很好的散热特征。

  正在电源模块小型化方面,ADI作了三方面的测验考试,包罗超小体积、超薄战超大电流。

  第四代手艺基于CoP手艺,把磁路、外壳及整个电感集成正在一路,即电感自身就是外壳,并用CoP手艺把所有的die战外接器件都封装正在板下,所以能够采用高机能的电感,并正在电源效率战散热结果上到达很好的结果。

  分析来讲,ADI电源模块正在尺寸、效率战EMI不竭提拔的同时,也正在添加一些出格功效使用。比方,正在汽车LED大灯上的使用,它能够主动通过摄像头果断对面能否有车过来,有车过来,会将与来车标的目的的灯关掉,具体结果图如图5所示,汽车正在门路上行驶时,既能够照亮进步的门路,同时也不影响对面车辆的行驶。

  ADI正在电源方面次要就三个主要的问题方面进行立异:尺寸效率EMI,如图1所示。

  第一代手艺是PCB可以或许绑定电容、电阻、电感,并作一个塑封封装,这是最常见的电源模块的手艺。

  梁再信先生自傲称,目前业内市场还逗留正在第一代战第二代封装手艺之间,可是咱们隐正在曾经可以或许到达第四代的封装手艺。通过四代手艺演进,ADI隐正在的电源模块正在餍足100A的输出同时能够作到拇指巨细,负载调解率正在满负载时,颠簸变迁正在3%以内,餍足最严酷FPGA战DSP的电源要求。

  Silent Switcher蕴含多项手艺专利,可是最简略的最普通易懂的观点就是正在电路的设想上,让这个电流环正在芯片上是两个反标的目的的环路,电生磁、磁生电,若是可以或许环路是反向的,发生的磁场就是反向的,主而可以或许彼此抵消。如图4所示为LTM8014的剖面图,主图中能够看到它的磁场由于反向,主而构成一个睁环的回路,如许磁场对外界的滋扰会小良多。

  正在第七届EEVIA年度中国ICT媒体论坛暨2018财产战手艺瞻望研讨会上,ADI电源产物中国区市场总监梁再信先生就电源手艺隐存问题及处理思绪进行了阐发战分享。





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