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            便攜式穩壓器的工程設計

          作者:上海穩壓器廠 發布時間:2016-09-23
            為產品提供流動性可以帶來額外的好處,并可以開拓新的市場,有兩個應用程序。便攜式超聲設備市場是一個很好的例子。到目前為止,超聲圖像檢查還是需要在門診完成。在大多數發達國家,這通常不是一個問題。然而在一些…該產品的流動性可以帶來額外的好處,并可以在新興市場以及應用開辟。便攜式超聲設備市場是一個很好的例子。到目前為止,超聲圖像檢查還是需要在門診完成。在大多數發達國家,這通常不是一個問題。然而,在一些偏遠的鄉鎮,如果設備可以直接運送到病人身邊,將大大改善當地的醫療環境。當設計一個移動設備時,重量或大小和操作時間之間的權衡是一項具有挑戰性的任務。當常規穩壓器轉換效率在90%以上時,許多工程師會選擇重新設計電路板,力求從不同的功能角度尋求更大的效率,以提高空間,從而降低整體功耗。摘摘摘摘要摘摘摘要摘摘要摘要摘要摘要摘要摘要摘要,摘要從最明顯的或最容易的地方入手。當穩壓器轉換效率在60% ~ 75%,最大功率增益從線性穩壓器切換穩壓器,這將大大提高系統的整體效率?,F在,高性能集成開關穩壓器市場,工程師必須在穩壓器轉換之外尋求新的突破。尺寸或重量或散熱和成本是移動市場的驅動因素,這些因素往往會對決策過程產生影響。目前,電池是系統中的薄弱環節,但也跟不上半導體工藝技術的發展速度。隨著現代穩壓器能源效率的不斷提高,降低功耗的下一個機會來自于系統結構本身。近年來,英特爾和其他的中央處理器廠商逐漸意識到,加快了處理器的運行速度。程度可能不是提高性能的最佳途徑。它們所面臨的主要問題是處理器的熱容量和外圍設備的動態要求。逐漸遷移到核心架構,并提供多核操作系統的支持,能夠實現一個更明顯的性能增益(同時降低功耗)。正如處理器的供應商不再通過改變兆赫的數量來提高性能,移動產品的設計者也應該檢討相關功能的實現方式。模擬數字轉換(ADC)就是這樣的一個開始在建筑領域產生了變化。例如,美國國家半導體創造性地采用集成的折疊器,不僅大大提高了(每秒千兆次采樣)運行速度,而且降低了能耗運行過程中。傳統的閃存轉換器是由集成比較器的最大數量的限制,在閃存模數轉換器的比較器的數目是一個輸出位(2n位)數函數。例如,一個10位的閃速ADC需要1024個比較器,加轉換電路溫度計碼二進制格雷碼與高精度的統一的梯形電阻分壓器。將基于完全不同的設計方法的轉換,使用少量的比較器(通常為32~64個),和輸入信號范圍;折疊;所以它總是在網絡的極限值,如圖所示。這里的訣竅是補償由折疊過程引入的積分和微分非線性。這種結構代表了一種新的思維方式來解決這一難題,并大大降低了實現此功能所需的能量消耗。這種方法可以降低消耗功率從幾瓦到三瓦,一個雙10位轉換器(PowerWise ADC10D1000)每秒。這是常用的便攜式成像、雷達和軟件無線電系統保存工作[工業電器網-中國工業電器網]率。在大規模集成電路芯片或SoIC的設計數字穩壓器架構,結構也很重要。即使流動過程中幾何尺寸減小,動態和靜態的CMOS晶體管相關的損失是一個經常遇到的問題。CMOS的能耗計算公式如下:TTask;E =(aCfCLKV2+VILEAK)&次包含一個與頻率相關的動態和靜態漏電流的術語。當這個過程的規模繼續縮小,這兩個參數將是一個問題。電容負載和運行通過電流將減少,但在芯片上的組件的數量將增加,從而在更高的動態功耗每芯片。當靜態損失閾值漏電流或延長漏源極漏電流和穩壓器隧穿,和漏致勢壘降低(DIBL)短溝道效應成為大量ASIC設計的一個嚴重的問題。當設計一個大的數字系統時,有必要正確地設置時序序列,包括穩壓器電壓或工作過程和溫度波動。這種設計的瓶頸使得功耗在最壞的水平,即使在適當的溫度或更快的過程也是如此,該設備將消耗相同的能量。一個解決方案是改變設計結構,使其能夠適應設備的環境。自適應電壓調節(AVS)是一種技術來達到這一目的。AVS集成數字子系統,可以監控設備(它與應用數字邏輯同步)運行情況,動態調整不同電壓島芯片內部穩壓器電壓。性能要求變化時,芯片內部邏輯將AVS外部穩壓器管理設備發送更新信號,該裝置被稱為能量管理單元的動車組,功能是增加或減少電壓島的穩壓器電壓。動態項是穩壓器電壓的平方函數,因此可以提高最大增益。即使靜態項只是一個穩壓器電壓的線性函數,漏電流減少,可以顯著降低能源消耗。為了節約能源,設計結構顯示了它的重要性。為了最大限度地提高AVS或其他電壓調節技術的有效性,系統設計人員必須考慮對功能區的劃分,提供一個單獨的電壓島和頻率范圍。如果現有的設計使用一個單一的電壓源,所有的核心邏輯穩壓器,所以設計一個新的低功耗應該采取多個電壓島,這里的時鐘將是間隔動態要求的限制。并且,基于緩慢的時間,這些電壓的島嶼可以使用與電壓縮放技術或簡單地與一個較低的核心電壓。人們需要越來越多的便攜式,尤其是在醫療或通信領域和軍事防御領域。工程師需要考慮穩壓器轉換器的解決方案,以尋求更大的系統效率增益。從系統架構,有時采用創新手段來實現一些功能&mdash;&mdash;特別是在傳統的穩壓器轉換器效率在90%以上的水平,往往可以帶來巨大的效率提升。穩壓器技術將最終趕上技術工藝和集成電路設計的發展,但具有更高的能量密度,在工程師,系統效率仍然延長工作時間,降低熱耗的解決方案。;;;