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  • 热度 2
    2022-4-28 10:03
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    采用S-8245A的10节锂离子电池串联保护电路(附BOM表)
    锂离子电池是目前市场上的主流可充电电池,具有充放电速度快,放电温度范围宽,自放电电流小,无记忆效应,无环境污染等特点。通过不同形式的组合,电池组可为电动工具、无绳真空吸尘器、机器人吸尘器、无人机、ESS、UPS、工业设备等应用提供电源,这就需要采用专业设计的锂离子电池充放电保护方案。 锂离子电池的保护 锂离子电池的保护重要包括过充电保护、过放电保护、过电流及短路保护等。对锂离子电池充电时,如果容量达到限定就需终止充电状态,以防止过充而产生意外。为此,保护器件需监测电池电压,达到电池过充电压时激活过充电保护功能,中止充电过程。 图1 . 多节电池串联用保护电路拓扑 同样,当锂离子电池电压低于过放电电压检测点时,即刻激活过放电保护,中止放电状态,并将电池保持在低静态电流的待机模式。 在充放电过程中,如果锂离子电池的放电电流过大或出现短路情况,保护器件将激活过电流保护功能。 由于单体锂离子电池的额定电压为3.6V,不能满足医疗、工业和IT设备的供电要求,要将多节锂离子电池串联使用,这就需要采用多节锂离子电池(电池组)保护芯片级联方案。 保护芯片级联方案 为了让3~12节锂离子电池串联工作,电源管理方案厂商开发了各种多节锂离子电池(电池组)保护芯片。例如,S-8245A/C系列保护IC直接控制外部FET,以保护电池免于发生过充电或过放电。除常见的过充电、过放电以及过流保护功能外,该IC还具有超温保护功能,使得电路配置更为安全,其省电功能可预防暗电流在运输过程中造成电池组容量损失。 S-8245A/C系列的串联功能可为6芯或6芯以上的电池配置保护电路,以适应各种应用。该系列过充检测电压精度为±20mV,功耗低,最高值仅为20uA。开关管脚可用于保护3、4或5芯串联电池。 如果为10节串联的锂离子电池充电,可采用S-8245A系列设计成充放电路径通用型电路方案(图2),也可采用S-8245C系列设计成充放电路径分离型电路方案(图3)。 图2 . 采用S-8245A的10节电池串联用保护电路 图3 . 采用S-8245C的10节电池串联用保护电路 图2和图3中,两个保护芯片串联在一起,由2个N沟道MOSFET做控制开关,保护10节锂离子电池。这里,D1防止给CO端子施加VDD以上的电压,FET1防止给VM端子施加VDD以上的电压。 芯齐齐BOM分析 芯齐齐BOM工具显示,方案核心芯片S-8245A/C具有超温保护功能,可监测四种类型的温度,省电功能可解决暗电流造成的电量消耗。该IC由ABLIC开发,采用24引脚SSOP封装。 图4 . 10节电池串联用保护电路BOM表 BOM表中的三个MOS管均为N沟道FET,CFET作为充电快关,DFET用作放电开关。两个用于过热保护的NTC热敏电阻电阻值(25℃)为10kΩ±1%,最大电压5V,最大工作电流0.1mA,工作温度范围-40℃ to 125℃。
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    2022-4-26 08:23
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    该参考设计采用具有电流倍增整流器(current-doubler rectifier)的单级硬开关半桥,这种拓扑结构有效地支持高降压比,同时提供可观的输出电流和可控性,实现了48V向1V的转换,可用作总线处理器、数据通信处理器以及FPGA和ASIC的电源。 图1,方案原型 方案特点 方案初级采用LMG5200作为功率级,次级采用EPC2023 GaN FET。由于采用GaN晶体管,消除了转换器的反向恢复效应,极大提高了转换效率。方案支持36V至75V的输入电压以及0.5V至1.5V的输出电压,默认输出电压为1V,输出电流高达50A。 图2,方案电路图 方案的输出电压可通过I2C接口进行编程。主要特点包括: • 采用D-CAP+高性能控制器。 • 输入电压36V至75V。 • 输出电压1V,可通过I2C总线在0.5V to 1.5V范围进行动态配置。 • 输出电压斜率24-48mV/μs,可电阻配置。 • 输出电流高达50A。 • 开关频率600kHz,可通过电阻在400kHz to 1MHz之间设置。 • 输入使能,PGOOD输出。 • 板上10A动态负载,支持10A/μs斜率。 • 可选电阻来配置负载线。 • 输出欠压和过压保护。 • 输出过流保护。 芯齐齐BOM分析 芯齐齐BOM智能工具显示,本方案采用了6种来自TI的半导体器件,元器件总数145个。其中,电路标号U1为一款500mA LDO线性稳压器LP38693,采用5引脚SOT-223无铅封装,输出通过陶瓷电容器进行稳定。 图3,方案BOM表 U3(LMG5200)是集成了80V、10A驱动器和GaN半桥功率级方案,包含两个80V GaN FET。对于具有高频、高效操作及小尺寸要求的应用而言,该器件堪称理想的解决方案,因为其反向恢复电荷几乎为零,输入电容CISS也非常小。LMG5200器件采用6mm × 8mm × 2mm封装,可轻松安装在PCB上。 U2(LP2992)为微功耗250mA低噪声超低压降LDO,采用6-pin Pb-Free LLP封装。 U4(TPS53632G)是一款采用D-CAP+架构的半桥PWM控制器,可直接从单级转换中提供快速瞬态响应,最低输出电容和高效率48V总线。TPS53632G采用耐热增强型32引脚VQFN封装,与LMG5200 GaN功率级和驱动器配合使用,能够直接将48V电压转换为负载点电压(0.5-1.5V),可以切换高达1MHz的频率,可实现高达92%的高频率和高效率转换。 U5(LMC555CMM/NOPB)是用于生成准确延时和振荡的低功耗555定时器,采用8-pin小型SOIC封装。 图4,方案PCB布线图 U6、U7、U8为单通道高速低侧门极驱动器,工作温度-40C至+140C,逻辑类型TTL,工作电压4.5-18V。 本方案电路元器件均为标准品类,用户可以按照原始BOM表中的零件号从原厂采购,也可以通过芯齐齐BOM智能工具寻找替代品,然后从硬之城( allchips.com )一站购齐,再通过反复验证实现由48V甚至更高电压向1V的转换,以不折衷的效率为总线处理器、数据通信处理器以及FPGA和ASIC提供可靠的1V电源。
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    2022-4-24 17:21
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      【哔哥哔特导读】“科彼特杯2021’第九届大中华区电子变压器电感器电源适配器行业年度评选”颁奖盛典时间,由于疫情影响改期,现通知如下:   尊敬的与会代表:   近期新冠疫情仍然严峻复杂,出于配合市政府防疫要求和保障市民健康安全考虑,行业评选组委会决定调整“科彼特杯2021’第九届大中华区电子变压器电感器电源适配器行业年度评选”颁奖盛典时间,会议地点在深圳不变。具体时间和地点,待后续视疫情进展,我们再另行通知!   对于会期的更改给大家带来的不便,我们深表歉意,也希望与会嘉宾理解。疫情之下,绝无事外之人,行业发展遇阻,也亟待疏通。让我们共同坚守,守望相助,共盼盛宴如约而至,见证行业榜样的力量。主办方也将更加专注精力,精心完善各项事宜,力争让活动办得更加完美。   春耕万象新,顺颂时祺!      本文为哔哥哔特资讯原创文章,如需转载请在文前注明来源
  • 2022-4-24 17:10
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      【哔哥哔特导读】4月20日上午10:30时许,金籁科技磁性元器件研发制造项目(下简称“项目”)奠基仪式,在惠州市仲恺高新区潼湖生态智慧区国际合作产业园举行。   4月20日上午10:30时许,金籁科技磁性元器件研发制造项目(下简称“项目”)奠基仪式,在惠州市仲恺高新区潼湖生态智慧区国际合作产业园举行。      惠州市市委书记、市人大常委会主任刘吉,市委常委、秘书长冯起忠,市政府副市长黎炳盛,市政府副市长段致辉,以及相关市区委两级领导悉数受邀出席奠基仪式,重庆金籁科技董事长范炜,惠州市金籁实业董事长肖义松等企业相关负责人一并出席。      仪式由仲恺高新区区委副书记、区管委会常务副主任田胜思同志主持。   领导致辞前,与会嘉宾一起观看了金籁科技企业宣传片。   关于金籁科技   金籁科技成立于2003年8月,是一家致力于电感、变压器、线圈的生产和销售为一体的科技型企业,旗下由惠州、重庆、汕头三个生产工厂组成,在台北、首尔、深圳设有办事处。   磁性元器件作为电子制造业领域的基础元器件,在通讯、计算机、消费类电子、办公自动化、智能家居、医疗及汽车电子等行业领域应用广泛,市场空间巨大。金籁科技在这些应用市场正是扮演着致力于电感、变压器、线圈等磁性元器件的国产替代的角色。   目前,金籁科技产品不仅广泛应用于国内多家知名终端 厂商 ,还进入了部分国际知名头部企业客户的供应体系,得到了市场和客户的高度认可,成为了国内磁性元器件行业的佼佼者。   金籁科技一向注重产品的研发技术投入,还组建了一个中日韩行业顶尖人才领衔的国际化专业队伍,截止目前,金籁科技拥有专利67项,其中发明专利12项。   金籁科技还表示,他们近期收购了某国际电感大厂在华团队及工厂,电感器产品的研发实力大大提升,研发水平跃居国际前列;他们还与设备厂商联合开发的VCM马达的侧绕线圈设备具有国际先进水平,是国内能够生产VCM马达(摄像头防抖马达)侧绕线圈两家企业之一,成为该领域国产替代的引领者。   政企领导致辞   仲恺高新区区委书记吴献民同志,市政府副市长黎炳盛同志先后上台致辞,黎炳盛同志指出,“金籁科技看好惠州机遇,发展前景,选择中韩产业园平台,迅速抢滩落地建设,充分诠释了优势集聚产业赋能的政企合作双赢局面。”      惠州市政府副市长黎炳盛同志   吴献民同志表示,“项目建成达产后可实现产值100亿元,并打破外国一体成型电感垄断的局面,对进一步完善我区乃至全市电子信息产业链供应链都具有重要意义。”   重庆金籁科技董事长范炜女士说:“惠州投资环境优越,创业平台完善,要素供给便捷;仲恺高新区亲商、留商、安商、富商等优质服务,更是坚定了企业落地建设的决心。”   范炜女士介绍到,金籁科技创立以来,专注于高端精密磁性元器件的研发、生产及销售业务,是“三位一体”的“国家级高新技术企业”,经过近二十年的发展积累,公司掌握了众多自主知识产权,相关产品在国内占有领先地位,达到比肩甚至领先多个国家和地区的行业竞争对手,用金籁人孜孜不懈的努力,打破了进口依赖和相关产品垄断的格局。      重庆金籁科技董事长范炜女士   “随着光伏、逆变器、充电桩、新能源汽车等新兴应用领域不断兴起,公司产品未来可见的发展市场基础十分广阔。”范炜女士表示,“金籁科技将基于可预见的广阔市场空间,持续加大投入研发,引进国内外行业顶尖人才,并与全球知名芯片公司合作,共同参与研发芯片电源管理方案设计,抢先占领市场地位,观天下之大事,懂全局做自己。新园区项目的建成,也将成为国内最大的磁性元器件制造园区,成为实现元器件国产应用的标杆,也将为仲恺高新区进一步引进高端电子元器件产业链项目奠定良好的产业基础。”   项目从正式签约到奠基开工,用时仅52天。惠州市金籁实业董事长肖义松先生在致辞中尤为感慨惠州速度,把“发展是硬道理,项目是硬支撑”,做到了实处。他深刻体会到仲恺高新区相关领导对投资企业的“店小二”精神,还有提供的“保姆式”的服务。      惠州市金籁实业董事长肖义松先生   各相关领导致辞结束后,刘吉、冯起忠、黎炳盛、段致辉、吴献民、田胜思同志,以及肖义松先生、范炜女士、陈元教先生、肖鑫鸿先生、吴畏先生共同为项目动土培土。      当地市政领导与金籁科技领导为项目动土培土   关于金籁科技磁性元器件新项目   为进一步扩大金籁科技在磁性元器件国产替代方面的研发、生产能力和市场占有率,品牌影响力,金籁科技在潼湖生态智慧区国际合作产业园中区投资建设金籁科技磁性元器件研发制造项目,未来金籁科技将整合惠州VCM马达线圈、重庆高频变压器、汕头电感等三大业务板块的产能并全部迁入该项目,项目规划用地面积约148171平方米,建成后主要从事高频变压器、电感、VCM马达线圈、OIS马达等产品的研发、生产和销售,计划投资总额为50亿元,其中固定资产投资不低于35亿元,预计可实现年销售总额100亿元,年纳税总额3亿元。   记者手记   《磁性元件与电源》杂志记者,受邀出席本次奠基仪式,见证了磁性元器件行业翘楚发展历程的一大重要时刻,也感慨金籁科技在强手如云的磁性元器件行业走出自己的发展特色,成为行业佼佼者,尤其是一体成型电感产品在国内销量名列前茅,得到了市场和客户的高度认可,在行业拥有较高优势地位。未来,金籁科技还计划,在项目顺利推进之后,拟IPO上市,成为磁性元器件行业金融资本市场新力量。《磁性元件与电源》杂志也将继续关注金籁科技新项目后续发展情况,也期待金籁科技能以奠基仪式为新起点,鼓足干劲,早日达成使命!   本文为哔哥哔特资讯原创文章,如需转载请在文前注明来源
  • 热度 1
    2022-4-22 08:01
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    ​ 转载-- 南山扫地僧 2021-12-26 11:17 以下文章来源于大话硬件,作者零下12度半 本篇文章主要分享电源纹波和电源噪声的区别,目录和结构如下: 1.前言 2.纹波 3.噪声 4.纹波和噪声 5.测试方法 6.如何降低纹波和噪声 整篇文章阅读预计8分钟。 1.前言 大三在技术二面CVTE时,面试官提出了一个问题,你们在学校是怎么测试纹波的?我记得那时候我的回答是,我们在实验室测纹波是用示波器探头加在输出端,耦合方式选为AC,带宽限制在20MHz进行测试。 面试官又问我,为什么要带宽限制在20MHz?以当时在大学的学习深度,没有想过这样的问题,所以这一问,答的并不好。 后来去CVTE实习,我看到他们在测试纹波时示波器前面有一块小板子,板子上有几个黄色的小电容,一端用金色的同轴电缆和示波器相连,另一端是和被测试的电源相接。 当时看到这套搭配非常好奇,怎么和在学校的方法有些区别呢?于是就向他们请教,这个地方单独接的小板子是干啥的?为什么不直接将示波器接在单板上面呢?他们当时给我的答案是: “用来滤波的” 。 参加工作后,经常会测试电源纹波和噪声,在视频图像中,给Sensor的电源如果纹波超过Sensor要求,图像上就会有抖动的横纹。在FPGA系统中,电源纹波波动超过100mV,BANK的工作可能会受到影响。 ​ DDR的电源如果纹波不满足要求,数据的采样和传输可能出现错误。 ​ 所以,电源的纹波是单板开发中必须关注的一个指标,在原理图,器件的选型,PCB的布局走线都会融入尽可能降低电源纹波这样的设计理念。 而就在前不久,工作中发生的一件事情,让我产生了写这篇文章的想法。 那天刚好看到同事在测试电源纹波,他用了一个很长的引线将电源输出接出来,然后接在示波器探头上,地线也用了很长的线接出来。我看到这个测试方式有些不对,就过去跟他说,你测试电源纹波的时候,这个引线太长了测试会不准确的,最好探头能靠近一些,然后带宽选在20MHz。 就在我尝试着去查看他示波器配置时,并调节带宽限制,那个同事跟我说,我在测试噪声,这个带宽要用全带宽。我说你不是测试电源的纹波吗?他说不是的,他们在测试这一路电源的噪声。 电源纹波和噪声到底有什么区别?怎么测量?我想用这篇文章来梳理一下。 2.纹波 纹波(ripple),最常见的定义是指,在直流电源上,不希望出现的交流电压变动量,一般是因为直流电压是利用交流电压转换后产生,其中输出电压中的交流成分无法完全消除所造成。(来源于维基百科) 即电源纹波是指在直流信号上的交流干扰信号,这个干扰信号波动的频率和开关频率相同。 典型的DC-DC电源输出电压波形如下: ​ 上面的图片来源于MP16xx芯片输出电压波形,从手册中可以看出,波浪式的周期和开关频率一致。波浪的幅值即为纹波的峰峰值,所以,在测试DC-DC电源纹波时,比较关注的是输出纹波Vpp。 3.噪声 针对噪声的定义比较丰富,但是对电源噪声的定义我查了一些资料,目前其实对电源纹波和电源噪声的定义没有一个共同的协会制定。在《开关电源噪声的形成及抑制方法》这篇论文中,发现了一个用于电子系统噪声定义: 噪声是指在电子电路设计中没有安排的信号 ,这些信号通常由环境中自然因素或人为因素产生的电磁能量造成。影响电子电路正常工作的噪声称为“干扰”,而能产生一定能量的任何物质都可以称为“噪声源”。 即电源噪声可以理解为电源模块工作在产品系统中,由系统内部和外部“干扰”引起的非连续的,无规律的电压或者电流尖峰。 接着刚刚MP16xx电源芯片的规格书,可以看到在输出电压波形上,箭头1和箭头2处的尖峰。从波形图上可以看出: 1所示的尖峰,是SW由开通向关断转变的时刻; 2所示的尖峰,是SW由关断向开通转变的时刻; 再对比左右两幅图可以看出,左边的1和2波动尖峰比较大,右边的1和2波动的尖峰幅值较小。而造成这种区别的原因是负载电流不一样。 ​ 4.纹波和噪声 上面的内容是把电压纹波和电压噪声进行了分开定义和说明,但是在实际测试的波形中,如果使用500mV/div的分辨率来看输出电压,看到的是稳定的直流电压,如果用5mV/div分分辨率来看输出电源,看到的是既有开关频率的纹波,也有非连续,无规律的噪声。 ​ 从上面可以图看出,噪声的幅值相对纹波要小。(不是绝对的,噪声幅值完全可以比纹波大) 如果将纹波和噪声进行统一后,可以得到下面的结论:开关电源输出电源纹波和噪声主要有四部分构成,如下图所示: ​ 电源纹波,频率和开关频率相同。 开关噪声,在SW开通和关断的时刻叠加在纹波上。 工频噪声,典型的为50Hz 随机噪声,非周期性的干扰 考虑到DC-DC变换器输入电压是DC,随机噪声无法进行准确的测量计算, DC-DC变换器在输出电压指标测量时,主要以电源纹波和开关噪声为主。 综上可知,纹波和噪声的区别如下: 指标 频率特性 产生原因 纹波 开关频率相同,几百K~几MHz 斩波电源固有属性,电流对负载电容充放电 噪声 频率不固定,非周期,非连续,几十MHz以上 寄生电阻,电感,电容及开关开通和关断引起(di/dt)所导致 5.测试方法 电源纹波测试时,需要注意的事项如下: 示波器使用AC耦合 示波器带宽限制20MHz 把示波器探头的地夹线去掉,换上弹簧接地环,用探针靠接电源的输出端,接地环就近连接在裸露的地上,观察输出的波形 如下所示: ​ 常见错误的接法如下: ​ 从下面两幅实测的图片可以看出,示波器接地夹的环路越大,测量的噪声就会越大,而纹波的大小基本不变。接地环路太大会导致纹波和噪声叠加后的Vpp完全超过所想测量的纹波电压。 地线夹太长测试结果: ​ 去掉接地夹,使用接地环测试: ​ 从上面的结果也可以看出,如果测试方正确,开关电源内部的噪声的幅值其实不会超过纹波的幅值,如果测试方法不对,纹波的幅值将会被淹没在噪声中。 电源噪声测试时,需要注意的事项如下: 示波器使用AC耦合 示波器带宽不做限制 把示波器探头的地夹线去掉,换上弹簧接地环,用探针靠接电源的输出端,接地环就近连接在裸露的地上,观察输出的波形 所以,我的那位同事,如果他测试系统时关注纹波的话,带宽应该限制在20MHz,如果关注的是噪声的话,带宽不做限制是对的,但是使用了较长的引线这种接法是存在问题的。会测出单板上其他系统耦合过来的噪声。 6.降低纹波和噪声的方法 从上面对纹波和噪声的来源分析,对降低纹波和噪声的方法可以来源的基础上进行针对性的改善。 比如,在降低纹波时,可以采取的措施有: 增大开关频率 降低电容ESR 增加输出电容幅值 增大电感 不同容值的电容并联 在降低噪声时,可以采取的措施有: 减小环路面积 动态响应更好的芯片 优化PCB布局走线 增加RC-snubber 吸收电路 高频噪声源和敏感源分区设计 以上内容为这篇文章的全部内容,总结一下,DC-DC变换器在测量电源纹波和电源噪声时,要注意区分示波器带宽和接地线使用,如果你在增大电感,其实是在降低纹波,如果你在减小环路面积,其实是在降低噪声!当然,任何一项优化的好,电源输出的质量整体上也会不错。 部分图片来源于网络,参考文章: 《开关电源噪声的形成及抑制方法》 《DCDC降低纹波噪声的方法》 《电源纹波与噪声测量问题探讨》 《硬件测试之“电源纹波和噪声测试”》 《理解输出电压纹波和噪声:高频噪声分量的来源和抑制-模拟/电源》 —— The End—— ​
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