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低噪声+高功率密度 电源行业前辈器件和应用_电感_电源

admin 2025-01-23 23:10:18 0

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ADI电源新技能

P90技能简介

低噪声+高功率密度 电源行业前辈器件和应用_电感_电源 低噪声+高功率密度 电源行业前辈器件和应用_电感_电源 科学

P90是ADI公司的大批量前辈电源平台技能,也是目前其电源产品大量运用的工艺。
P90工艺最大的上风便是在5V~80V工业电源的运用处所拥有业界领先的RA密度,即晶体管电阻面积(Resistance Area),相同晶体管的条件下面积越小越好,由于这样会降落工业本钱,也便是说P90技能实现了高效率和低本钱的平衡。

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(图片来自网络侵删)

基于P90技能的产品比上一代有更大的提升,比如同样都是90nm的工艺,P90就比S90的晶圆本钱低30%,比上一代的S18的晶圆本钱低10%。
P90工艺兼容1.8V和5V的CMOS工艺,目前的很多产品电压越做越低、电流越做越大,比如目前人工智能等运算量大的运用处所,电流都是几十安培以上,比较之下P90工艺更适宜这些低压大电流的场合,同时也可以兼容到和逻辑直接接口的产品。

此外,P90在用于配置参数的电源运用产品,或内置MCU掌握器的一些电源类产品可以最高支持32KB集成闪存。
值得一提的是,P90目前都是用更高电导率的铜材料作为互联的,可以实现一些电流密度更高、阻抗更低的哀求,而且可承受更大的冲击。

Silent Switcher 3

ADI公司的Silent Switcher® 技能是开关模式电源问世以来电源领域的前辈成果之一。
这项降噪技能在许多噪声敏感运用中改进了EMI性能,提高了系统效率、输出纹波性能,缩小理解决方案总体尺寸。
ADI的首创性设计社区仍在连续开拓Silent Switcher技能,以进一步降落系统噪声水平,不断扩大运用范围覆盖更多领域。

Silent Switcher稳压器可供应新的性能水平,同时具有高效率(高达96%)和低噪声性能,不会影响尺寸,也不须要过多的外部元件。
Silent Switcher架构利用专有设计和封装技能,以尽可能在高频率下实现更高效率,供应更低的EMI性能,并通过利用非常紧凑可靠的设计,以便更随意马虎通过CISPR 25 5类EMI 峰值限定。

Silent Switcher办理方案支持高达65 V的输入电压、高达30 A的负载电流,以及最小导通韶光短导致的高降压比,适宜浩瀚运用,包括工业、仪器仪表和丈量、医疗康健、航空航天、通信、汽车、能源、数据中央等。

与ADI互助了三十多年的技能型授权代理商Excelpoint世健多年来基于ADI的产品和解决方案组合,打造了多个贴近客户运用需求的办理方案并得到了市场的认可。
针对ADI的储能系统产品,世健结合当前市场,重点推举一款基于Silent Switcher 3技能的产品LT8625S。

LT8625S同步降压调节器将超低噪声基准与Silent Switcher架构相结合实现了高效和卓越的低频(0.1Hz~100kHz)输出噪声性能,同时基于最新的Silent Switcher 3架构,最大限度地减少了EMI发射,同时在高开关频率下供应了高效率,是高电流、噪声敏感运用的空想选择。

汽车电源

汽车电源ASIL

ASIL(Automotive Safety Integrity Level)是汽车安全完全性等级,最新的ISO 26262标准因此安全干系电子电气系统的特点,基于IEC 61508《安全干系电气/电子/可编程电子系统功能安全》制订的道路车辆功能安全标准,该标准为开拓车规产品供应了一个符合ASIL的框架。

ISO 26262是史上第一个适用于大批量量产产品的功能安全(Functional Safety)标准,仅针对安全干系电子电气系统,包含电机、电子与软件零件,不适用于机器、液压等非电子电气系统。

随着越来越多的ECU等电子系统被运用,安全的设计在汽车领域越来越被重视。
在自动驾驶主动安全市场的驱动下,影响人类安全的汽车电子系统必须要有很高的功能可靠性,以是通过汽车电子系统生命周期(设计和生产)分外程序和哀求的干系电子电气系统都须要遵照一个标准且完全的功能安全框架(ASIL)。

汽车电源管理

ADI公司专为汽车设计的电源产品覆盖汽车座舱电子和信息娱乐系统、车辆自动驾驶和安全、汽车LED驱动器以及电池管理和动力总成等电气化系统,确保其符合ASIL框架。
不同的产品可以实现不同的功能,包括电压调节、直流转换等。

ADI在汽车电源产品有5大计策目标:高性能(高效率、低功耗、低噪声)、ASIL(ADAS办理方案)、联合开拓、高功率密度、小型化。
正如上面所说,ADI拥有非常全面的汽车电源管理产品。
接下来,我们将从无电感(电荷泵)DC/DC转换器、LDO 线性稳压器以及PMIC 和多功能来阐述解释。

首先,ADI的电荷泵系列供应最广泛的大略紧凑型无电感DC/DC转换器设计,包括降压、升压、降压-升压以及反向等多种子分类。
这些转换器可用于升压、降压或反相输入电压。
由于不须要电感,这些开关电容转换器可简化设计,且办理方案尺寸很小。
此外,通过片内集成扩频技能,大幅降落了输入和输出噪声。

个中,稳压降压型电荷泵系列用于将输入电压递降/降压至较低的调节输出电压。
开关电容转换器能够比传统电感切换器供应更小的办理方案尺寸和更简化的设计,同时比线性稳压器供应更高的效率和更低的运行温度。
紧张特性包括低静态电流、具有自动模式切换功能以保持稳压的多模式操作、高达500mA的Iout、低噪声恒频操作、突发模式(Burst Mode®)操作、过温、故障和短路保护。

稳压升压电荷泵系列用于将输入电压提高或提升至更高水平的稳压输出电压。
由于不须要电感,与传统的感性开关比较,这些开关电容转换器供应很小的办理方案尺寸和大略设计。
紧张特性包括低静态电流、具有自动模式切换功能以保持稳压的多模式操作、高达500mA的Iout、低噪声恒频操作、突发模式(Burst Mode®)操作、过温、故障和短路保护。

稳压降压-升压电荷泵系列接管高于、即是或低于输出电压的输入电压,并且可用于将输入电压升高或低落至稳定输出电压。
由于不再利用电感,这些开关电容转换器可作为开关稳压器拓扑的替代方案,减小办理方案的尺寸并简化设计。
紧张特性包括低静态电流、具有自动模式切换功能以保持稳压的多模式操作、高达500mA的Iout、低噪声恒频操作、突发模式(Burst Mode®)操作、过温、故障和短路保护。

其次,ADI拥有各种高性能低压降(LDO)线性稳压器,这些 LDO 线性稳压器供应极低压差、快速瞬态相应和出色的线路和负载调度,并具有在有线/无线和音频系统、FPGA/DSP/µC 电源以及 RF 和仪器仪表领域的终极运用中增加性能代价的功能,无论是须要低噪声、高 PSRR 还是紧凑封装。

ADI的电源管理IC(PMIC)产品组合了电池充电、电源通路(PowerPath™)掌握、以及一个或多个 DC-DC 稳压器,旨在实现针对手持式产品的完全电源办理方案。
PowerPath 产品和架构许可从VIN 和电池向负载供电,从而确保较短的充电韶光,并为便携式设备设计供应更大的灵巧性。
它们还可在电池电量耗尽的情形下于系统中实现“即时接通”。
其他特点包括用于 USB 和墙上适配器的双路输入、开关稳压器、比较器或 LDO。

工业电源

SIMO

SIMO(Single-Inductor Multiple-Output)指的是一种单电感多输出的架构。
在传统开关电源设计中,每个开关电源都须要一个外部电感,多路输出就须要多个电感。
SIMO既降落了BOM本钱,也减小了PCB面积。
多路均为开关式输出,因此具有更高的效率,将电能最大限度供应给系统运用而不是被花费,也会延长系统的事情韶光。

SIMO架构为须要较长电池寿命的微型设备供应了出色的办理方案。
传统的开关稳压器拓扑中拥有多个电感,这些电感体历年夜、本钱高,对小尺寸产品来说是一个不利成分。
线性稳压器速率快、构造紧凑、噪音低,但会产生损耗。
将多个低压差稳压器(LDO)与DC-DC转换器稠浊利用,比单独利用LDO的设计尺寸要大。

SIMO架构能够在较小的设备中实现集成功能,无需利用多个分立元件。
通过减少所需电感的数量,同时仍保持开关转换器的效率,SIMO架构险些是小型超低功耗设计的空想拓扑构造。

图.SIMO架构框图

电感饱和电流(ISAT)是电感低落一定百分比时的电流,它由给定磁芯材料和构造的电感磁芯尺寸决定。
通过将几个电感组合成一个,可以减小所需电感的总体尺寸。
SIMO具有以下优点:

1. 进一步节约了本钱,减小了尺寸;

2. 可用元件值实现量化;

3. 时分复用:如果一个别系在另一个别系开启时处于关闭状态,它们可以“共享”所需的ISAT;

4. 均值:纵然没有专用时隙,电流利用峰值也常常涌如今不同的韶光。
这导致ISAT哀求降落。

Excelpoint世健比拟创造ADI公司的SIMO转换器供应了兼顾尺寸和损耗考量的优化方案。
其架构能够以单个DC-DC的尺寸,供应DC-DC转换器的上风,同时还集成几个LDO。
减少电感数量后,无需考虑电感之间的空间,有助于进一步减小总尺寸。

ADI的SIMO电源管理IC系列利用一个电感来供应多个开关降压-升压调节器。
高效转换有利于延长电池寿命,超紧凑的尺寸和低物料本钱则为空间有限的可穿着设备、耳机、物联网和其他电池供电的小型消费电子设备供应非常合用的办理方案。

此外,附加的集成功能和特性进一步简化了低功耗便携式设备的设计,是通过集成电池管理(充电器和燃油表)、对噪声敏感的电源轨的LDO输出,以及用于掌握上电和关断的板载时序掌握器等功能实现的。
I2C接供词给完备定制电源管理IC的能力,支持动态电压调节(DVS),以实现进一步节能和自定义的电源利用。

比如新型电源管理IC(PMIC)MAX77650和MAX77651采取微功耗SIMO降压-升压DC-DC转换器设计。
PMIC中集成的150mA LDO为噪声敏感型运用供应纹波抑制。
在MAX77650/MAX77651中,SIMO通过单个电感供应三个独立可编程电源轨,支持实现创新的电源管理办理方案。
与其他分立办理方案比较,高度集成的SIMO架构有助于显著减小整体办理方案的尺寸。

NANOPOWER

Nanopower是一种特殊的技能,可以使单功能仿照旗子暗记IC和稠浊旗子暗记IC花费的电源电流或静态电流(IQ)低于1μA,帮助大幅降落功耗,从而延长电池的利用寿命。
Excelpoint世健创造ADI公司的nanoPower Technology™产品使设计职员可选用更小巧的电池,减少电池充电或改换电池需求,从而延长产品正常运行韶光。

电池供电运用连续呈指数增长,包括数量弘大的物联网(IoT)设备、可穿着设备、康健状态监控器和现场传感器。
这些设备打破了技能极限,哀求实现更长的运行韶光、更低的散热和更小巧的形状。
静态电流(IQ)是占空比系统中的紧张功耗成分,降落静态电流有助于发挥系统上风。

Excelpoint世健认为,ADI的nanoPower Technology产品花费的静态电流不到1 μA,使系统能够发挥出色性能,实现更低散热和更长的事情寿命。
世健结合当前市场,重点推举MAX38640–MAX38643系列。

MAX38640–MAX38643是超低330nA静态电流降压(降压)DC-DC转换器的nanoPower系列,其事情电压为1.8V至5.5V,支持高达175mA、350mA、700mA的负载电流,峰值效率为96%,只有5nA的停机电流。
这些器件供应超低的静态电流、小的总办理方案尺寸和全体负载范围内的高效率,因此非常适宜电池寿命较长的电池运用。

MAX38640–MAX38643系列采取独特的掌握方案,可在宽输出电流范围内实现超低静态电流和高效率。
MAX38642不包括停机时的有源放电电阻器,该电阻器许可输出由另一个电源或充电的输出电容器调节或保持高电平。

MAX38640–MAX38643器件供应1.42mm x 0.89mm 6引脚WLP(2 x 3凸块,0.4mm间距),以及2mm x 2mm 6引脚和微型DFN包,所有零件都指定在-40°C至+85°C扩展温度范围。

综上所述,Excelpoint世健认为,ADI公司的电源新技能和解决方案不仅通过前辈的设计和封装技能知足严格的电源哀求,包括出色的功率密度、超低噪声技能和出色的可靠性,同时也为市场未来的技能创新供应了根本,能帮助市场更好地欢迎各种寻衅。

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