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面向新基建,ADI供给三大类电力电源计划

作为全球高性能电源解决方案领先提供商,ADI 提供了门类宽泛的电源转换和管理 IC 产品库,涵盖5G、数据中心、工业物联网、汽车充电桩、特高压等所有的新基建领域。这里我们从三个方面进行分享。ADI公司

作为全球高功用电源处理方案抢先供给商,ADI 供给了类别广泛的电源转化和办理 IC 产品库,包含5G、数据中心、工业物联网、轿车充电桩、特高压等一切的新基建范畴。

这儿咱们从三个方面进行共享。

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ADI公司 电源体系工程总监 梁再信

一、完好的体系级封装电源办理处理方案

以数据中心为例,新基建中多种运用对供电体系都提出了严苛的要求。今日,数据中心被认为是能源消耗最严峻的新基建基础设施之一,削减数据中心的能耗、前进能效关于建造低碳环保绿色社会至关重要。怎么前进数据中心能效还便于优化热学规划,下降供电体系尺度和本钱。

此外,安稳牢靠电源供给才能是新基建数据中心建造中的一大痛点,特别是在狭小空间内完结各类处理器,像ASIC、CPU、FPGA低至0.6-0.8伏的中心电压与50-800安培超高电流高安稳性供电体系规划的极具挑战性,需求尖端的电源的高牢靠性和高效的DCDC转化处理方案来完结。

ADI的µModule® (微型模块) 产品是完好的体系级封装 (SiP) 处理方案,可最大极限缩短规划时刻,并处理工业和医疗体系中常见的电路板空间和装置密度问题。这些 µModule 产品是完好的电源办理处理方案,其在紧凑的外表贴装型 BGA 或 LGA 封装中内置了集成化 DC/DC 操控器、功率晶体管、输入和输出电容器、补偿组件和电感器。在规划中选用 ADI 的 µModule 产品,最多能使完结规划进程所需的时刻锐减 50%(取决于规划的杂乱程度)。µModule 系列将组件挑选、优化和布局的规划担负从规划师搬运到了器材身上,然后缩短了总体规划时刻和体系毛病扫除进程,并终究加快了产品上市速度。

µModule 产品系列广泛合适于很多的运用,包含负载点稳压器、电池充电器、LED 驱动器、电源体系办理 (PMBus 数字操控式电源) 和阻隔式转化器。µModule 电源产品是高度集成的处理方案,可为每款器材供给 PCB 光绘 (Gerber) 文件,因此能在满意时刻和空间约束条件的一起供给一种高效、牢靠的处理方案,某些产品还可契合 EN55022 Class B 规范以到达低 EMI 要求。

以µModule 产品系列中的LTM4700 降压型 DC/DC 电源稳压器为例:LTM4700兼具同类产品最高功率和用以下降数据中心基础设施冷却要求的高能效,使得数据中心运营商能够前进其服务器的密度和功用;可供给双路 50A 或单路 100A 装备,选用的立异封装技能完结了在服务器密度添加以及数据中心吞吐量和核算才能进步下,对体系尺度和冷却本钱的影响微乎其微;LTM4700 在 4.5V 至 16V 的输入规模内作业,其输出电压在 0.5V 至 1.8V 的规模内进行数字操控;集成式 A/D 转化器、D/A 转化器和 EEPROM 使得用户能够选用一个 I²C PMBus 接口对电源参数进行数字监督、记载和操控;开关频率同步至一个频率规模为 200kHz 至 1MHz 的外部时钟,以满意那些对噪声灵敏的运用;等等。LTM4700 还具有针对过压和欠压、过流和过温等毛病状况的自维护和负载维护功用。

值得一提的是,µModule电源模块处理方案不只合适当时新基建的数字中心建造,还相同合适轿车、工业在内的广泛体系。

二、低EMI特性的通用电源DC/DC转化器

包含各种新基建相关的产品在内,开关电源取得各种电子体系广泛的运用,在满意体系的高功率、低功耗、小尺度的一起,这些体系还需求具有能经过比如CISPR 32和CISPR 25在内的各种抗噪规范的电子辐射要求。

但是,电源被电源规划中空间尺度、规划时刻、功率、EMI行为或瞬态行为等规划参数的平衡极具挑战性,由于优化一个参数意味着献身一个或多个其他功用。业界一直在寻求一种方法,经过在集成单片DC/DC转化器中完结了一些通用的改进和奇妙的规划理念,使电源规划人员能够再不献身功率、EMI特性或瞬态功用的状况下完结最佳的规划时刻和规划空间。而Silent Switcher便是这样的转化器改进和奇妙规划理念的运用,它是ADI从工程物理的视点完结的打破和立异,它在芯片规划上做了两个反向的电优化,发生闭合的磁力线,减小对外界EMI的搅扰,简直消除了不行猜测且难以滤波的高频噪声。一起,运用倒装的方法代替传统的用金线去绑定内核的方法,然后减缩电流,让EMI降到最低。经过Silent Switcher技能,能够轻松满意CISPR25 EMI规范,而无需做太多优化。第二代Silent Switcher 添加了内部旁路电容器和集成度,进一步改进了对PCB布局不灵敏的EMI,简化了规划,即便运用双层PC板也能下降功用危险。

Silent Switcher技能有用地完结了以下电源规划的要害特性,然后其功用和优势将使开关形式电源规划更简单满意CISPR 32和CISPR 25等各种抗噪规范要求:

  能够在大于2 MHz开关频率下进行高效转化,而且对转化功率的影响最小。

  内部旁路电容削减EMI辐射并供给更紧凑的处理方案占板空间。

  选用Silent Switcher 2技能基本上消除了PCB布局的灵敏性。

  可选展频调制有助于下降噪声灵敏度。

  运用Silent Switcher器材既可节约PCB面积,又可削减所需的层数。

Silent Switcher合适广泛的新基建电源体系规划,包含数据中心、5G通讯体系中涉及到的光网络、电信/数据通讯,以及轿车体系、分布式电源架构和一般的中高功率密度体系。

三、充电桩中的高功用阻隔式栅极驱动器

半导体技能的前进让功率器材开关频率得到快速有用进步,IGBT从曩昔的20k左右进步到现在40k到50k,而氮化镓(GaN)和碳化硅(SIC)MOSFET器材能够到达更高的开关频率。但是,驱动方法是到达这些开关器材所需开关频率的要害,而开关频率决议着体系规划本钱、尺度与功率之间的最佳平衡。更高开关频率对栅极驱动器的要求越来越高,选用的栅极驱动器的传输推迟、死区时刻、共模瞬变抗扰度(CMTI)等目标对进步充电桩功率和功率发生要害的影响。

为了操作MOSFET/IGBT,一般须将一个电压施加于栅极,运用专门驱动器向功率器材的栅极施加电压并供给驱动电流。阻隔式栅极驱动器的阻隔功用、共模瞬变抗扰度、总传达传输推迟等目标将决议直流模块的全体功率、功率和体系尺度,正确挑选这类处理方案十分要害。与传统的根据光学阻隔式栅极驱动器比较,ADI供给的iCoupler阻隔式栅极驱动器供给了杰出的栅极驱动特性和阻隔功用。

传统光耦合阻隔的方法传输延时时刻长(例如150—200纳秒),而iCoupler栅极驱动器传输延时在50—60个纳秒左右,然后大下降减小了传输推迟,而且传输延时一致性更好,更低的传输推迟和延时一致性有助于前进开关频率和功率。此外,阻隔栅极驱动器的死区时刻也是要害特性之一,更低的死区时刻将有用下降损耗。关于大规模布置的充电桩来说,即便零点几个百分点功率进步都具有很大经济和社会效益。

以ADI最新的iCoupler栅极驱动器ADuM4136为例:ADuM4136可完结150 kV/µs的共模瞬变抗扰度(CMTI),以数百kHz的开关频率驱动SiC MOSFET;加上去饱满维护等快速毛病办理功用,规划人员能够正确驱动高达1200 V的单个或并联SiC MOSFET。iCoupler磁阻隔的固有优势使得这些特性显着优于光阻隔栅极驱动器,能够保证充电机在不献身功率的状况下,在功率变换器中完结超高的功率密度。

此外,从功用安全和用户人生和产业安全来说,杰出的阻隔功用也十分要害。充电桩的充电机功用电路中的阻隔式栅极驱动器发挥的阻隔功用就十分要害,完结充电模块中功用电路之间的电气别离,使得它们之间不存在直接导通途径,然后进步安全功用。

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