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设计电源是一件复杂的事情。如今,电能的来源多种多样,我们也越来越不能忽视对这些宝贵能源进行有效的管理。线路供电、太阳能供电、电池供电、以太网供电以及能量收集威廉希尔官方网站
,都是我们可以利用的电能来源。
受电负载不仅提出了必要的电压和电流标准,其所采用的半导体也变得越来越敏感,为此电源就要满足特定的规格,其要求不仅限于严格的纹波容限,还需要能够减轻大幅度迅速变化的负载条件导致的影响,同时又不在电源轨上引入瞬变并产生过多的 EMI。例如,机器学习领域的许多计算密集型应用中使用的 FPGA 的电流可以在几微秒内从几安培升至 50A 以上。 减轻瞬变和 EMI 的威廉希尔官方网站 产生瞬变的原因是多种多样的。如上所述,高性能可编程逻辑和处理器会给电源带来明显的负载波动,同时电源本身也可能会产生瞬变。工业电机控制是瞬态噪声的另一种常见来源,高频、大电流 dv/dt 开关威廉希尔官方网站 会导致较大的瞬态。除非滤波器和无源组件的组合可以降低瞬态幅度,否则它们可能会对高侧和低侧 H 桥驱动晶体管造成永久性损害。除电压尖峰外,瞬变还是电磁干扰 (EMI) 的罪魁祸首之一。此外,广为采用的高效 AC/DC 与 DC/DC 电源开关拓扑(例如降压 / 升压)也会在电源轨上产生 EMI。根据导线长度的不同,EMI 可能会辐射出来,进而干扰终端系统和附近其他设备的运行。虽然采用常规的无源组件滤波和箔屏蔽威廉希尔官方网站 就可以在很大程度上消除感应噪声和辐射噪声,但这对某些应用而言还不够,因为这些应用要求本底噪声必须降到极低的水平。对于开关转换器,要满足小型化的趋势,减小电感器和无源元件的物理尺寸是唯一可行的做法,但这样就必须提高开关频率。现在,开关模式转换器的工作频率可从数百 kHz 直到数十 MHz,覆盖了 AM 广播无线电的部分频谱。为了应对这些 EMI 挑战,转换器制造商,特别是汽车信息娱乐系统的转换器制造商,正通过实施扩频威廉希尔官方网站 来控制开关频率,Texas Instruments TPS6281x-Q1 就是这类器件的一个例子。TPS62810 是 AEC-Q100 汽车级部件,其默认开关频率为 2.25MHz,并且能够配置为在 1.8MHz 至 4.0MHz 之间的某个开关频率附近以±288kHz 的幅度随机变化。 另一种用于 EMI 敏感测量应用的创新威廉希尔官方网站 是一种 DC/DC 转换器,这种转换器可以通过一个保持电容来为负载供电,从而暂时停止转换器进行测量。Texas Instruments TPS62840 就是这项威廉希尔官方网站 的实例,它具有一个 STOP 引脚来停止转换,从而消除任何开关噪声。参见图 1。 图 1:描述 Texas Instruments TPS62840 降压转换器 STOP 功能的图表 (来源:Texas Instruments) |
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