從家用電器、筆記本電腦和數(shù)據(jù)中心到電動(dòng)汽車,電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)是每個(gè)電子設(shè)備的核心。在這個(gè)與 Wise-Integration 首席執(zhí)行官 Thierry Bouchet 的播客中,我們將發(fā)現(xiàn) GaN 在電源轉(zhuǎn)換解決方案中的優(yōu)勢(shì)。Wise-Integration 是 CEA-LETI 的衍生公司,是一家從臺(tái)積電開發(fā) GaN 集成解決方案的公司,以使電源小型化并提高能源效率。
下一代功率器件必須采用滿足性能、效率和價(jià)值要求的技術(shù)。正如您所提到的,GaN 已成為主要組件。然而,在評(píng)估 GaN 解決方案時(shí),出現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題,即什么是該應(yīng)用的最佳解決方案。例如,GaN-on-silicon 和 GaN-on-silicon-carbide 或 GaN-on-GaN。在這種情況下,我們談?wù)摰氖谴怪?GaN。GaN的默認(rèn)襯底是硅或-碳化硅,對(duì)于碳化硅,在射頻領(lǐng)域有很多應(yīng)用,如你所知。在 GaN-on-GaN 中,我發(fā)現(xiàn)與其他產(chǎn)品相比,碳化硅的導(dǎo)熱性比 GaN 高得多。你怎么看?技術(shù)在這方面的挑戰(zhàn)和方向是什么?
電源完整性是一個(gè)復(fù)雜的領(lǐng)域,對(duì)于非常高性能的設(shè)計(jì),電磁 (EM) 仿真成為一種重要工具,但由于成本原因,大多數(shù)制造商無(wú)法使用。像本系列中的往常一樣,我們不會(huì)討論復(fù)雜的理論。相反,讓我們討論一下制造商應(yīng)該了解的有關(guān)為 ADC 供電的基礎(chǔ)知識(shí)。
長(zhǎng)期以來(lái),將功耗降至最低一直是許多設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)。原因從顯而易見的電池供電電路和綠色系統(tǒng),到可能不那么明顯的電源最小化和成本降低。大多數(shù)設(shè)計(jì)人員只是尋找具有最低功耗規(guī)格的產(chǎn)品。雖然較低的時(shí)鐘頻率通常意味著較低的功耗,但使用突發(fā)模式操作可以進(jìn)一步降低功耗。本文介紹了使用突發(fā)模式操作來(lái)最小化 ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)的平均功耗。
ADC 將現(xiàn)實(shí)世界的模擬信號(hào)(如聲音、溫度、壓力和光)轉(zhuǎn)換為可在數(shù)字域中處理的數(shù)字信號(hào)。 模擬設(shè)計(jì)工程師喜歡說(shuō)“世界是模擬的”,但今天大多數(shù)信號(hào)處理都是由數(shù)字計(jì)算機(jī)完成的——模擬計(jì)算機(jī)的時(shí)代早已結(jié)束。本文概述了 ADC,并就如何成功應(yīng)用它們提出了建議。
校準(zhǔn)值可以通過(guò)讀取已知參考值然后找出要使用的校正因子(二進(jìn)制因數(shù))來(lái)計(jì)算。對(duì)于給出的示例,理想情況和最壞情況 ADC 值之間的差異永遠(yuǎn)不會(huì)超過(guò) 1.2%,因此從原始值的二分之一或四分之一開始是沒有意義的。測(cè)試和使用的唯一值是 1/128、1/256 和 1/512。你想從接近你期望看到的價(jià)值開始。
許多微控制器都包含片上 ADC。典型器件包括 Microchip PIC167C7xx 系列和 Atmel AT90S4434。大多數(shù)微控制器 ADC 都是逐次逼近的,因?yàn)檫@可以在速度和微控制器芯片上的空間成本之間進(jìn)行最佳權(quán)衡。
ADC 比較,顯示了可用于 sigma-delta、逐次逼近和閃存轉(zhuǎn)換器的分辨率范圍。還顯示了每種類型的最大轉(zhuǎn)換速度。如我們所見,可用的 sigma-delta ADC 的速度達(dá)到了逐次逼近型 ADC 的范圍,但甚至不如最慢的閃存 ADC 快。表格沒有顯示的是速度和準(zhǔn)確性之間的權(quán)衡。例如,雖然我們可以獲得范圍從 8 位到 16 位的逐次逼近型 ADC,但我們不會(huì)發(fā)現(xiàn) 16 位版本在給定的器件系列中是最快的。最快的閃存 ADC 不會(huì)是 12 位部分,而是 6 位或 8 位部分。
將模擬輸入帶入微處理器的常用方法是使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)。以下是選擇此類零件并對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)以滿足您的需求的一些提示。
在要求不高的應(yīng)用中,選擇電容器的一個(gè)關(guān)鍵因素可能很簡(jiǎn)單,即確保電容器的工作電壓至少與電路的工作電壓一樣高,然后選擇合適的電容值。選擇連接方法(徑向引線、軸向引線或表面貼裝)并執(zhí)行任何與尺寸有關(guān)的優(yōu)化。可能會(huì)考慮溫度和電壓特性(TCC 和 VCC),但對(duì)于大多數(shù)商品應(yīng)用來(lái)說(shuō),這些通常不是重要因素。
當(dāng)我與一些知識(shí)淵博的鎖相環(huán) (PLL) 設(shè)計(jì)師合作時(shí),我了解到了這一點(diǎn)。他們告訴我,除了 C0G 或 X7R 電容器之外的任何東西都會(huì)有問(wèn)題。這個(gè)“問(wèn)題”是,除了用于制造 C0G 電容器的電介質(zhì)之外,任何電介質(zhì)都使用天然壓電材料,并且在變形時(shí)會(huì)導(dǎo)致電壓在部件上產(chǎn)生。我認(rèn)為 PLL 設(shè)計(jì)人員首先發(fā)現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題是在設(shè)計(jì)顯示冷卻風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)頻率處的射頻邊帶時(shí)。風(fēng)扇使 PCB 振動(dòng),這種振動(dòng)導(dǎo)致相關(guān)電容器產(chǎn)生足夠的壓電電壓來(lái)調(diào)制 PLL 的振蕩器調(diào)諧線,從而產(chǎn)生邊帶。將電容器更改為 C0G 類型使問(wèn)題消失。
與開關(guān)一樣,繼電器也有多種形式,包括通用型、電源型、簧片型以及接觸器,它們旨在處理非常高的電流和電壓以及固態(tài)設(shè)備。
開關(guān)和繼電器制造商正在提供更多選項(xiàng),以幫助設(shè)計(jì)人員為其應(yīng)用選擇合適的器件。 開關(guān)和繼電器市場(chǎng)的最大趨勢(shì)之一是需要更多選項(xiàng)來(lái)幫助設(shè)計(jì)人員為其應(yīng)用選擇最佳開關(guān)器件。其他更大的要求是更長(zhǎng)的使用壽命、更小的封裝和更大的堅(jiān)固性。
英飛凌推出 LITIX Power 雙通道 DC/DC 控制器,無(wú)需額外的微控制器即可驅(qū)動(dòng) LED 前照燈。 Infineon Technologies AG通過(guò)雙通道獨(dú)立 DC/DC 控制器擴(kuò)展了其LITIX Power 系列。該公司聲稱新的 TLD6098-2ES是第一款無(wú)需額外微控制器即可驅(qū)動(dòng)全 LED 前照燈的產(chǎn)品。該控制器還可以操作四種標(biāo)準(zhǔn) LED 前燈 功能:遠(yuǎn)光燈 (HB)、近光燈 (LB)、日間行車燈 (DRL) 和轉(zhuǎn)向燈 (TURN)。LITIX Power 產(chǎn)品還可用作外部 LED 照明中動(dòng)畫的電壓源。
鉭電容器為高密度、高性能電子電路的設(shè)計(jì)人員提供了性能穩(wěn)定的可靠高電容解決方案。鉭電容器歷來(lái)深受設(shè)計(jì)工程師的喜愛,廣泛用于大容量?jī)?chǔ)能、濾波和去耦等應(yīng)用。鉭電容器技術(shù)的進(jìn)步包括聚合物陰極系統(tǒng)的成熟,這帶來(lái)了更低的有效串聯(lián)電阻 (ESR)、封裝密度的顯著提高以及有效串聯(lián)電感 (ESL) 的降低。在這里,我們將研究這些發(fā)展對(duì)績(jī)效的影響。