功率密度、EMI、隔离、静态电流和噪声的改善使设计者能够进一步提高功率。

从智能手机和电动汽车(EV)到电动汽车充电站和电信中心,电源管理日益成为我们每天使用的电子产品的关键因素。直到最近几年,高效的电源管理通常会被其他设计因素所取代。但这已经改变了。在过去的五到十年中,考虑到延长电池寿命同时减少应用程序尺寸、使系统更安全、满足消费者对更可靠、更低成本、充电更快的系统的期望,人们更加关注解决关键的电源设计挑战。


图1:工艺、封装和电路设计的改进为开发人员提供了使电力电子更高效的工具。资料来源:德州仪器公司

新工艺、封装和电路设计技术的改进为工程师设计的系统提供了最高水平的效率。随着世界消耗越来越多的电力,我们都需要努力使我们生产的能源走得更远、更持久。今天,五个关键领域的代际改善有助于进一步推动权力。

  1. 功率密度可提高较小空间的性能

电子系统对功能的需求增长往往超过可用能源的数量。这需要提高以给定形状因数或功率密度处理的功率量,这是通过更高的效率和开关频率实现的。电力设计师正在寻求将更多的电力压入更小的空间,以使其产品与众不同,提高效率,并改善热性能。

在氮化镓(GaN)的情况下,电力系统设计者对AC/DC充电器和服务器电源等应用表现出了极大的兴趣,在这些应用中,更高的密度和效率增加了显著的价值。当然,功率密度在几乎所有应用中都至关重要,包括太阳能和电动汽车。消费者想要更小、功耗更低的解决方案。

  1. 低EMI降低系统成本

减少电磁干扰(EMI)-开关电流和电压的一种不良副产品,对电子系统越来越重要,尤其是在汽车和工业应用中。设计低EMI可以减少无源滤波器的尺寸、成本、设计时间和复杂性。选择合适的功率半导体使工程师能够缩小电源解决方案的尺寸并降低其EMI。使用TILM25149-Q1型和25149米例如,工程师可以将外部EMI滤波器的面积减半,降低功率设计的传导EMI,并实现减小滤波器尺寸和低EMI的组合。


图2降低EMI使电力系统设计者能够快速符合EMI标准。来源:德州仪器

  1. 低静态电流可延长电池和保质期

在电池操作系统中,对管理低静态电流(低IQ)-当设备开启但处于待机模式时消耗的电流是由追求在更长时间段内实现更高性能而触发的。低IQ它对多种应用都很重要,包括烟雾探测器、健康监视器和智能手表。这些应用程序大部分时间都处于睡眠模式,等待在需要时醒来。

建筑自动化是增长最快的低静态电流终端设备市场之一。如今,电池供电和能量回收系统99%以上的时间都处于待机状态。这使得电力电子设备中静态电流的仔细优化尤为关键。电路和工艺的进步使芯片制造商能够满足设计工程师的需求,他们在保持电池寿命的同时寻求更多功能。

  1. 低噪声和精度增强信号完整性

噪声是一种由所有部件产生并由多个源引起的电气双产品。在TI,我们的低噪声产品组合致力于最大限度地减少IC自身产生的噪声和上游源的过滤噪声。如果不加以缓解,这种噪声会对敏感应用(如医疗设备和通信基础设施)的性能产生负面影响。低噪声在为诸如模数转换器(ADC)、模拟前端和IC时钟等精密电路供电的电源中尤为关键。

  1. 隔离提高安全性

在一个人类和机器不断互动的世界里,隔离很重要。隔离——一种在实现信号和/或电力交换的同时提供保护的屏障,对于高压系统的可靠和安全运行至关重要。例如,隔离DC/DC偏置电源模块,如TIUCC14240-Q1型可以在EV牵引逆变器中使用,为门驱动器供电,同时仍保持高压域和汽车底盘之间的隔离。隔离技术可以提高系统可靠性,减少外形因素,并简化终端产品的电磁兼容性。

-杰弗里·莫罗尼(Jeffrey Morroni)是德克萨斯仪器公司(Texas Instruments)的企业研发团队基尔比实验室(Kilby Labs)的电源管理主管.

>>这篇文章最初发表在我们的姐妹网站上,电子数据网络.