#電路設計 #運算放大器OPA #差模電容CDM #跨阻放大器TIA #量測
【別讓 OPA 輸入電容成為穩定性&相位餘裕殺手!】
輸入電容可能會成為高阻抗和高頻運算放大器 (OPA) 應用的一個主要規格。值得注意的是,當光電二極體的結電容較小時,運算放大器的輸入電容會成為「雜訊」和「頻寬」問題的主導因素。
運算放大器的輸入電容和回饋電阻在放大器的響應中產生一個極點,進而影響穩定性並增加較高頻率下的雜訊增益。因此,穩定性和相位餘裕可能會降低,輸出雜訊可能會增加。
以往一些CDM (差模電容) 測量技術依據的是高阻抗反相電路、穩定性分析以及雜訊分析,方法非常繁瑣——檢測 CDM 的傳統方法是間接測量,該方法依賴於「相位裕度的降低」,且因並聯使用 CCM– 等其他電容而變得更複雜。
現在,有了新的解決方案。
延伸閱讀:
《一種直接測量運算放大器輸入差分電容的方法》
http://compotechasia.com/a/tech_application/2020/0310/44191.html
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電阻電容並聯阻抗 在 Analog Devices台灣亞德諾半導體股份有限公司 Facebook 的最佳解答
Power by Linear news: ADI精巧型雙通道 10A 或單通道 20A µModule 穩壓器可供電 FPGA、GPU、ASIC 和系統電源
Analog Devices Inc. (ADI) 宣佈推出 Power by Linear™ 的LTM4646,一款可由 5V 或 12V 輸入電源的雙通道 10A 或單通道 20A 輸出、降壓型 µModule®負載點穩壓器。LTM4646 內含電感、MOSFET、DC/DC 控制器和其他元件,採用 11.25mm x 15mm x 5.01mm BGA 封裝。相較於先前的 2組單通道 10A 輸出模組解決方案,其解決方案尺寸縮減了 25% 以上。憑藉雙通道穩壓器設計、小封裝尺寸和精準的電壓調整,LTM4646 能滿足PCB 面積限制的高密度系統板需求,以供電 FPGA、ASIC、微處理器和 GPU 等低電壓和高電流元件。該元件的應用包括 PCIe 板、通訊基礎設施、雲端運算系統、以及醫療、工業,以及測試與量測設備。
在不同輸入電壓、負載和溫度範圍內 (–40°C 至 125°C) ,總輸出電壓 DC 準確度保證在 ±1.5%。此外,每個輸出端均具備遠端感測放大器,可補償因 PC 板佈線阻抗在大電流負載下引起的電壓降。LTM4646 可選擇使用內部或外部補償迴授迴路,使用戶能在儘量減少輸出電容數量的同時,還能達到最佳的迴授穩定性和暫態性能。
元件在 12VIN 至 1.0VOUT 轉換時的峰值效率為 86%。於具有 200LFM 氣流時,LTM4646 可在高達 85°C 的環境溫度下持續提供完整的 20A 電流。其電流模式架構可提供多相並聯設計以提供更高輸出電流,和擁有卓越的均流能力。
當單獨使用時,LTM4646 可操作於 4.5V 至 20V 的輸入範圍。在提供外部 5V偏壓下,該元件可在2.375V 低電壓下操作。輸出電壓的可調範圍從 0.6V 至 5.5V,使該元件不僅能產生用於數位設備的低電壓,還可產生系統匯流排電壓中一般所需的 2.5V、3.3V 和 5V。切換開關頻率可利用電阻設定於 250kHz 至 1.3MHz 範圍內,也可由外部時脈同步在300kHz 和1MHz之間,以符合對雜訊敏感的應用需求。此外,該元件並擁有過壓和過電流保護功能。
LTM4646 操作溫度範圍為 –40°C 至 125°C。欲瞭解更多資訊請參閱http://www.linear.com/product/LTM4646
特性概要:LTM4646
• 雙通道 10A 或單通道 20A 輸出
• 寬廣輸入電壓範圍:4.5V 至 20V
• 由CPWR 提供偏壓時可低至2.375VMIN
• 輸出電壓範圍:0.6V 至 5.5V
• ±1.5% 最大總 DC 輸出誤差
• 多相均流
• 差分遠端感測放大器 (每通道)
• 內部或外部補償
• 11.25mm x 15mm x 5.01mm BGA 封裝
• BGA Ball Finishes:SAC305 (RoHS),SnPb (63/37)
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#電源設計 #絕緣柵雙極電晶體IGBT #金氧半場效電晶體MOSFET #開關損耗Switch Loss #傳導損耗Conduction Loss #相差損耗Phase-difference Loss #功率因數修正PFC #總諧波失真THD #氮化鎵GaN #超接面super-junction #AirFuel無線充電
【「控制器」是智能電源設計的關鍵】
如何實現智能環保的電源設計?從「提升電源轉換效率」著手、以降低開關損耗 (Switch Loss) 以及因阻抗而生的傳導損耗 (Conduction Loss) 是有效方式。在一般電源供應器將交流電的電壓轉成高壓直流電源的過程中,會因電壓與電流波形相位不一致而導致「相差損耗」(Phase-difference Loss);若功率因數太低,就會浪費電力。
在此狀況下需要進行功率因數修正 (PFC)。因此,IEC 法規明訂電源供應器大於 75W、照明大於 25W 者,須加裝 PFC 裝置,儘量減少電壓與電流之間的相位差,以提高功率因數與降低電流諧波失真,歐美現已普遍奉行此規定。功率因數 (Power Factor, PF) 與總諧波失真 (Total Harmonic Distortion, THD),是判斷 PFC 控制器效能的主要指標。
PFC 有主動式和被動式兩種:前者是由電感、金氧半場效電晶體 (MOSFET)、二極體 (Diodes)、電容以及控制 IC 等元件所構成,功率因數可達 0.9 以上,轉換效率較高;後者是以電感元件補償輸入電壓與電流之間的相位差,功率因數僅 0.7 ~ 0.8,但結構簡單、成本低是其優點。PFC 的操作模式又可基於功率等級,分為連續、非連續與臨界導通等三種模式:非連續與臨界導通模式適用小於 300W 的應用,連續模式則適用於 300W 以上的高功率。
當系統處於全載時最須留意的是傳導損耗;要降低 PFC 的傳導損耗,除了降低峰值電流外,還可透過採用低導通 RDS(ON) 電阻值之 MOSFET 達成目的;訴求低功耗的輕載或無載,高頻率開關所產生的切換損耗則是致命傷,可經由 PFC 控制器在輕載時降低切換頻率來實現。若再輔以突波模式 (Burst Mode)、優化待機/休眠/喚醒機制,就能打造最省電的系統。因此,電源設計是否夠智能省電達到低功耗高效率的要求,關鍵就在控制器。
以物聯網 (IoT) 應用為例,「系統及平台主機須永遠不斷線」(always- on),是節能系統設計最大的挑戰所在。為降低待機狀態的功耗,「智能被動感測」元件是較建議的解決方案;它是類似 e-tag 的被動感測器,平時全然不須耗電,僅在需要時才讀取數據即可。然而,其它感測元件如光學/影像等此類 CMOS 感測器,卻必須「常保清醒」,否則就失去監控的意義;與此同時,運作需不需要採用電池?也是一個重要考量。
此外,要提高電源供應效率及降低損耗,輕載或無載狀態下的「降低損耗」極為關鍵,而「良率」 仍是氮化鎵 (GaN) 大量商用化的門檻;所幸,「超接面」(super- junction) 製程對加速普及貢獻良多。隨著技術的成熟、密度及效率的進步,GaN 市場可望在 2020 年來到價格甜蜜點。至於漸受矚目的無線充電,一開始就採磁共振及電源管理演算法 (PMA) 充電的 AirFuel,其無線通訊功能並非內建在功率模組中,可借助嵌入式調諧器 (tuning) 解決「倍頻」諧波的問題。
延伸閱讀:
《得 Fairchild 一甲子功力灌頂,安森美半導體電源轉換底氣足》
http://compotechasia.com/a/____/2017/0615/35752.html
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#安森美半導體ON Semiconductor #快捷半導體Fairchild
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