很明顯,高效率和小尺寸是 DC/DC 轉(zhuǎn)換器解決方案的關(guān)鍵基準。作為一名系統(tǒng)工程師,我敏銳地意識到更高的效率是減少功率損耗、降低組件溫度以及在給定氣流和環(huán)境溫度環(huán)境下提供更多可用功率的藍圖。然而,將解決方案壓縮成一個小的 PCB 尺寸是另一個挑戰(zhàn)。
電磁干擾(EMI)歷來是讓PCB設(shè)計工程師們頭疼的一個問題,它威脅著電子設(shè)備的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。因此,我們在設(shè)計PCB時,需要遵循一定的原則,使電路板的電磁干擾控制在一定的范圍內(nèi),達到設(shè)計要求和標準,提高電路的整體性能。
在許多無線基站應(yīng)用中,隔離電源轉(zhuǎn)換器的電源是通過 -48 V 電源提供的。通信基站使用-48V電源很大部分有歷史原因,歷史上,通信行業(yè)設(shè)備一直使用-48V直流供電。-48V也就是正極接地。因為最小的通訊網(wǎng)和通信工程都是用的電話網(wǎng),電信局供電電壓都是48V的,后期工程和端口通訊設(shè)備為了兼容早期設(shè)備,降低更換成本,基本都用的-48V的電源。
跨阻抗放大器(TIA) 最常使用運算放大器(op amps) 構(gòu)建。而且,越來越多的(如果不是全部的話)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 是全差分系統(tǒng),需要具有單端差分機制。TIA由于具有高帶寬的優(yōu)點,一般用于高速電路,如光電傳輸通訊系統(tǒng)中普遍使用。
從表面上看,我們可能認為驅(qū)動螺線管或閥門執(zhí)行器接縫非常簡單。老實說,在大多數(shù)情況下確實如此。打開或關(guān)閉電流并不是很困難。但是,如果我們的應(yīng)用程序需要非??焖俚卮蜷_/關(guān)閉負載驅(qū)動怎么辦?實現(xiàn)這一目標的最佳方法是什么?
用于測量負載電流的標準方法之一是在負載線中插入一個低阻值電阻器并檢測其兩端的電壓,圖 1,然后是歐姆定律的模擬或數(shù)字實現(xiàn)。
運算放大器(通常稱為運算放大器)是用于設(shè)計電子電路的無處不在的構(gòu)建塊。今天,這些設(shè)備被制造成小型集成電路,但這個概念很久以前就開始使用真空管了。有一項 1946 年早期使用運算放大器概念的專利,盡管當時并未使用該名稱。Raggazinni 經(jīng)常被認為是在 1947 年創(chuàng)造了“運算放大器”一詞。
碳化硅 (SiC) 是一種日益重要的半導(dǎo)體材料,未來它肯定會取代硅用于大功率應(yīng)用。為了更好地管理 SiC 器件,有必要創(chuàng)建一個足夠的驅(qū)動程序,以保證其清晰的激活或停用。通常,要關(guān)閉它,“柵極”和“源極”之間需要大約 20 V 的電壓,而要打開它,需要大約 -5 V 的負電壓(地),并且開關(guān)驅(qū)動器必須非???,否則會增加工作溫度、開關(guān)損耗和更大的電阻 Rds(on)。
使用本設(shè)計實例中描述的快速動態(tài)負載來測試電力系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)可以揭示許多關(guān)鍵的運行特性。快速電流階躍導(dǎo)致的電壓偏差可以提供對穩(wěn)壓器相位裕度的深入了解。此外,對于距離負載點有一定距離的電源,瞬態(tài)測試可以幫助確定有效的串聯(lián)互連電感、并聯(lián)電容和 ESR。雖然商業(yè)電源的相位裕度通常由供應(yīng)商驗證,但添加遠程感應(yīng)通常會破壞電源的穩(wěn)定性?;ミB電感和負載電容會在調(diào)節(jié)器控制回路反饋中引入額外的相移,從而影響穩(wěn)定性。
螺線管是機電致動器,具有稱為柱塞的自由移動磁芯。通常,螺線管由螺旋形線圈和鐵制成的動鐵芯組成。 當電流通過螺線管線圈時,它會在其內(nèi)部產(chǎn)生磁場。該磁場產(chǎn)生拉入柱塞的力。當磁場產(chǎn)生足夠的力來拉動柱塞時,它會在螺線管內(nèi)移動,直到達到機械停止位置。當柱塞已經(jīng)在螺線管內(nèi)時,磁場會產(chǎn)生力將柱塞固定到位。當電流從螺線管線圈中移除時,柱塞將在螺線管中安裝的彈簧推動下返回其原始位置。
沒有一些專門設(shè)備的情況下,測試和測量 IC 或電路在電源瞬態(tài)方面的性能是一項棘手的任務(wù)。輸入電壓源不僅需要以受控方式改變,而且還必須能夠提供足夠的電流來調(diào)節(jié)輸入電容并為被測電路供電。
該穩(wěn)壓器在其輸入 (C IN ) 和輸出 (C OUT )處使用電容器來增強其高頻響應(yīng)。您應(yīng)該仔細考慮電容器的電介質(zhì)、值和位置,因為它們會極大地影響穩(wěn)壓器特性。C OUT主導(dǎo)調(diào)節(jié)器的動態(tài)響應(yīng);C IN的重要性要小得多,只要它不低于穩(wěn)壓器的壓降點即可。
圖 8中的電路大大簡化了先前電路的環(huán)路動態(tài),并消除了所有交流微調(diào)。主要的權(quán)衡是速度減半。該電路類似于圖 6中的電路,不同之處在于 Q 1是雙極晶體管。雙極型大大降低的輸入電容允許 A 1驅(qū)動更良性的負載。這種方法允許您使用具有較低輸出電流的放大器,并消除了適應(yīng)圖 6的 FET 柵極電容所需的動態(tài)調(diào)整。唯一的調(diào)整是 1-mV 調(diào)整,您按照描述完成。
半導(dǎo)體存儲器、讀卡器、微處理器、磁盤驅(qū)動器、壓電設(shè)備和數(shù)字系統(tǒng)會產(chǎn)生電壓調(diào)節(jié)器必須服務(wù)的瞬態(tài)負載。理想情況下,穩(wěn)壓器輸出在負載瞬態(tài)期間是不變的。然而,在實踐中,會發(fā)生一些變化,如果系統(tǒng)超出其允許的工作電壓容差,這種變化就會成為問題。這個問題要求測試穩(wěn)壓器及其相關(guān)的支持組件,以驗證在瞬態(tài)負載條件下所需的性能。您可以使用各種方法來生成瞬態(tài)負載并允許觀察調(diào)節(jié)器響應(yīng)。
本教程說明了使用不同設(shè)備驅(qū)動電阻負載的電源電路的幾種仿真。其目的是找出在相同電源電壓和負載阻抗的情況下哪個電子開關(guān)效率最高。