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  便携式稳压器的工程设计

作者:上海稳压器厂 发布时间:2016-09-23
  为产品提供流动性可以带来额外的好处,并可以开拓新的市场,有两个应用程序。便携式超声设备市场是一个很好的例子。到目前为止,超声图像检查还是需要在门诊完成。在大多数发达国家,这通常不是一个问题。然而在一些…该产品的流动性可以带来额外的好处,并可以在新兴市场以及应用开辟。便携式超声设备市场是一个很好的例子。到目前为止,超声图像检查还是需要在门诊完成。在大多数发达国家,这通常不是一个问题。然而,在一些偏远的乡镇,如果设备可以直接运送到病人身边,将大大改善当地的医疗环境。当设计一个移动设备时,重量或大小和操作时间之间的权衡是一项具有挑战性的任务。当常规稳压器转换效率在90%以上时,许多工程师会选择重新设计电路板,力求从不同的功能角度寻求更大的效率,以提高空间,从而降低整体功耗。摘摘摘摘要摘摘摘要摘摘要摘要摘要摘要摘要摘要摘要,摘要从最明显的或最容易的地方入手。当稳压器转换效率在60% ~ 75%,最大功率增益从线性稳压器切换稳压器,这将大大提高系统的整体效率。现在,高性能集成开关稳压器市场,工程师必须在稳压器转换之外寻求新的突破。尺寸或重量或散热和成本是移动市场的驱动因素,这些因素往往会对决策过程产生影响。目前,电池是系统中的薄弱环节,但也跟不上半导体工艺技术的发展速度。随着现代稳压器能源效率的不断提高,降低功耗的下一个机会来自于系统结构本身。近年来,英特尔和其他的中央处理器厂商逐渐意识到,加快了处理器的运行速度。程度可能不是提高性能的最佳途径。它们所面临的主要问题是处理器的热容量和外围设备的动态要求。逐渐迁移到核心架构,并提供多核操作系统的支持,能够实现一个更明显的性能增益(同时降低功耗)。正如处理器的供应商不再通过改变兆赫的数量来提高性能,移动产品的设计者也应该检讨相关功能的实现方式。模拟数字转换(ADC)就是这样的一个开始在建筑领域产生了变化。例如,美国国家半导体创造性地采用集成的折叠器,不仅大大提高了(每秒千兆次采样)运行速度,而且降低了能耗运行过程中。传统的闪存转换器是由集成比较器的最大数量的限制,在闪存模数转换器的比较器的数目是一个输出位(2n位)数函数。例如,一个10位的闪速ADC需要1024个比较器,加转换电路温度计码二进制格雷码与高精度的统一的梯形电阻分压器。将基于完全不同的设计方法的转换,使用少量的比较器(通常为32~64个),和输入信号范围;折叠;所以它总是在网络的极限值,如图所示。这里的诀窍是补偿由折叠过程引入的积分和微分非线性。这种结构代表了一种新的思维方式来解决这一难题,并大大降低了实现此功能所需的能量消耗。这种方法可以降低消耗功率从几瓦到三瓦,一个双10位转换器(PowerWise ADC10D1000)每秒。这是常用的便携式成像、雷达和软件无线电系统保存工作[工业电器网-中国工业电器网]率。在大规模集成电路芯片或SoIC的设计数字稳压器架构,结构也很重要。即使流动过程中几何尺寸减小,动态和静态的CMOS晶体管相关的损失是一个经常遇到的问题。CMOS的能耗计算公式如下:TTask;E =(aCfCLKV2+VILEAK)&次包含一个与频率相关的动态和静态漏电流的术语。当这个过程的规模继续缩小,这两个参数将是一个问题。电容负载和运行通过电流将减少,但在芯片上的组件的数量将增加,从而在更高的动态功耗每芯片。当静态损失阈值漏电流或延长漏源极漏电流和稳压器隧穿,和漏致势垒降低(DIBL)短沟道效应成为大量ASIC设计的一个严重的问题。当设计一个大的数字系统时,有必要正确地设置时序序列,包括稳压器电压或工作过程和温度波动。这种设计的瓶颈使得功耗在最坏的水平,即使在适当的温度或更快的过程也是如此,该设备将消耗相同的能量。一个解决方案是改变设计结构,使其能够适应设备的环境。自适应电压调节(AVS)是一种技术来达到这一目的。AVS集成数字子系统,可以监控设备(它与应用数字逻辑同步)运行情况,动态调整不同电压岛芯片内部稳压器电压。性能要求变化时,芯片内部逻辑将AVS外部稳压器管理设备发送更新信号,该装置被称为能量管理单元的动车组,功能是增加或减少电压岛的稳压器电压。动态项是稳压器电压的平方函数,因此可以提高最大增益。即使静态项只是一个稳压器电压的线性函数,漏电流减少,可以显着降低能源消耗。为了节约能源,设计结构显示了它的重要性。为了最大限度地提高AVS或其他电压调节技术的有效性,系统设计人员必须考虑对功能区的划分,提供一个单独的电压岛和频率范围。如果现有的设计使用一个单一的电压源,所有的核心逻辑稳压器,所以设计一个新的低功耗应该采取多个电压岛,这里的时钟将是间隔动态要求的限制。并且,基于缓慢的时间,这些电压的岛屿可以使用与电压缩放技术或简单地与一个较低的核心电压。人们需要越来越多的便携式,尤其是在医疗或通信领域和军事防御领域。工程师需要考虑稳压器转换器的解决方案,以寻求更大的系统效率增益。从系统架构,有时采用创新手段来实现一些功能——特别是在传统的稳压器转换器效率在90%以上的水平,往往可以带来巨大的效率提升。稳压器技术将最终赶上技术工艺和集成电路设计的发展,但具有更高的能量密度,在工程师,系统效率仍然延长工作时间,降低热耗的解决方案。;;;