电源适用的安规标准

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接触电流要求

从事过产品研发的人可能都有购买过假冒元器件的经历，近日，深圳一家新创公司研发一款机器人产品时急需几颗功率器件，于是，研发工程师小李亲自去华强北购买了五颗功率器件，但回去一测试才发现五颗都是假货！虽然钱财损失不大，但是却耽误了产品面市时间，这件事令他无比气愤，为什么亲自去现货贸易商那里拿货还买到了假货？

对于老研发来说这个事情就见怪不怪了，因为目前中国是世界上最大的电子垃圾进口国，每年全世界70%的电子垃圾被运往中国，而电子垃圾的来源多半是欧美、日本等发达国家。这些电子垃圾在其本国处理费用高昂，低价运到中国后，再转运送至各地进行拆解。

如今的汽车正处于彻底变成电子系统的交界点，最大限度减少了机械系统的采用，正在成为人们生活中最大、最昂贵的“数字化工具”。由于可用性和环保原因，以及提高内燃型、混合动力型和全电动型汽车行车安全的需求，市场逐步减少了对汽油的依赖，这正是“数字化”转变的驱动力。

就电动型汽车而言，想要司机心里更踏实，能否实时、准确监控汽车的功耗是关键。

<strong>监视和控制功耗的几种方法</strong>

要监视电子系统的功耗，就需要连续测量电流和电压。电压可以直接用模数转换器(ADC) 测量。如果 ADC 输入范围小于所监视的电压，那么也许需要一个电阻分压器 (图 1)。]

<strong><font color="#FF0000">作者：John Blyler，贸泽电子</font> </strong>

对于氮化镓 (GaN) 功率放大器，设计师需要考虑非线性操作，包括 RF 电流-电压 (I‑V) 波形会发生的状况。优化非线性行为设计的一种方法就是仿真内部 I-V 波形。本文将为您介绍：

跟着小编的脚步一起来看看这些PCB常见错误吧，加深印象，多多巩固，也许你就是下一个PCB设计大咖！

1、原理图常见错误

1）ERC报告管脚没有接入信号：

a. 创建封装时给管脚定义了I/O属性；

b.创建元件或放置元件时修改了不一致的grid属性，管脚与线没有连上；

c. 创建元件时pin方向反向，必须非pin name端连线；

d.而最常见的原因，是没有建立工程文件，这是初学者最容易犯的错误。

嵌入式开发项目中，首先需要做需求分析，然后根据需求分析进行综合考虑，这里给出几个嵌入式硬件设计时特别要注意的问题。

<strong>1、MCU的选择</strong>

选择 MCU 时要考虑 MCU 所能够完成的功能、MCU 的价格、功耗、供电电压、I/O 口电平、管脚数目以及 MCU 的封装等因素。MCU 的功耗可以从其电气性能参数中查到。供电电压有 5V、3.3V 以及 1.8V 超低电压供电模式。为了能合理分配 MCU 的I/O资源，在 MCU 选型时可绘制一张引脚分配表，供以后的设计使用。

<strong>2、电源</strong>

LM5036是一款高度集成化的半桥PWM控制器，集成了辅助偏置电源，为电信，数据通信，工业电源转换器提供高功率密度解决方案。LM5036包含使用电压模式控制实现半桥拓扑功率转换器所需的所有功能。 该器件适用于隔离式DC-DC转换器的初级侧，输入电压高达100V。与传统半桥及全桥控制器相比，LM5036有着自身不可替代的优势：

● 集成辅助偏置电源，为LM5036及原边和副边元器件供电，无需外部辅助电源，减少电路板尺寸和成本，有助于实现高功率密度和良好的热可靠性。

● 增强的预偏置启动性能可实现负载带压启动时，输出电压的单调递增并避免倒灌电流。

● 通过脉冲匹配改善了逐周期电流限制，从而在输入电压范围内产生均匀的输出电流限制水平，并且还可以防止变压器饱和。

大部分硬件工程师应该都遇到过，板子上电后有叫声。

一般这种叫声分为电感叫声跟电容叫声。

今天要讲的是电感叫声：

一般情况下，板子上面都是会有DC-DC电路的，而这种如果各方面参数选的不好，就有可能引起电感啸叫。

正常人的一个听觉频率范围：20Hz-20KHz

我们一般DC-DC的开关频率为100KHz-1MHz.

正常的话，这个开关频率是不可能被人耳察觉到的。

因为负载不稳，开关电源自我调节中，占空比的调节里，会有与这个频段重叠的频率成分。

更浅显的说法就是：电感的phase端波形不稳定，请看下图：

理想电容只存在于教科书中，现实世界的每个电容器都会因其实体结构而产生额外的复杂性。由介电层(dielectriclayer)隔开的两个极板(plate)与导线或金属箔(metalfoil)串联，即可实现实际的连接；这两种金属导体会导入等效串联电感(ESL)以及等效串联电阻(ESR)。

总而言之，实体电容就是一种串联谐振电路(series tank circuit)，具有串联谐振频率以及受串联电阻影响的串联谐振因子「Q」。

电容器并不仅限于其字面意思，在低于其串联谐振的频率下，电容会对电激励(electrical excitation)表现出电容性阻抗；而在高于其串联谐振的频率下，它对电激励表现出电感性阻抗。

<strong>3.1 一阶滤波器</strong>

一阶滤波器是最简单的电路，他们有 20dB 每倍频的幅频特性

<strong>3.1.1 低通滤波器</strong>

典型的低通滤波器如图十三所示

<strong>是否需要专门的栅极驱动器来提供正负电压？</strong>

不需要。可以调整单极性栅极驱动器，改用双极性方式驱动。

如果一个特殊的功率器件需要正负栅极驱动，电路设计人员无需特别寻找可进行双极性操作的特殊栅极驱动器。使用一个简单的技巧，就可以使单极性栅极驱动器提供双极性电压！

当驱动中/高功率MOSFET和IGBT时，一旦功率器件上的电压变化速率较高，就会存在密勒效应导通风险。电流通过栅极-漏极电容或栅极-集电极电容注入到功率器件的栅极。如果电流注入足够大，使栅极电压高于器件的阈值电压，则可以观察到寄生导通效应，从而导致效率降低，甚至出现器件故障。

司空见惯的经验性的东西，其实我们都很多都是错的，而这一旦用于设计，产品可靠性可想而知。所以说“电路设计器件选型，先论证其不可行性，慎谈可行性；电子设计比拼的不是谁的设计更好，而是谁的设计更少犯错误”。

<strong>误区1、产品故障=产品不可靠</strong>

产品出现问题，有时候并不是研发的问题，曾经有案例，面向国内中等以上发达地区的设备，因为在国内用的不错，所以出口到了哥伦比亚，但在那里频频故障，故障的原因在于中国中国大陆中等以上发达地区的海拔都比较低，所以高海拔地区，设备的气密性受到了挑战，设备内外压差增大泄露率增加。

<strong>等效电路</strong>

等效电路又称“等值电路”。在同样给定条件下，可代替另一电路且对外性能不变的电路。电机、变压器等电气设备的电磁过程可用其相应的等效电路来分析研究。

等效电路是将一个复杂的电路，通过电阻等效、电容等效，电源等效等方法，化简成具有与原电路功能相同的简单电路。这个简单的电路，称作原复杂电路的等效电路 。

<strong>等效电路图的画法步骤</strong>

1、认真审题，在草稿纸上画出原图，并把开关的状态、滑动变阻器的滑片所处的位置依题意画下;

2、根据电流路径的优先走法，把没有电流经过的元件用橡皮擦擦掉，同时将断开的开关及与其串联的元件与擦掉，闭合的开关用导线代替;

电子设备的灵敏度越来越高，这要求设备的抗干扰能力也越来越强，因此PCB设计也变得更加困难，如何提高PCB的抗干扰能力成为众多工程师们关注的重点问题之一。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2018-11/wen_zhang_/100015704-52744-tu.j…; alt=“[经验] 降低噪声与电磁干扰的30条干货经验” width="300"></center>

(1) 能用低速芯片就不用高速的，高速芯片用在关键地方。

在很多应用中，尤其是测试和测量领域，您都需要借助外部装置或数字模拟转换器设置反相降压/升压稳压器的输出电压。在常规的降压拓扑中，这种操作很简单：只需要借助一个带有串联电阻器的电压电源、一个电流源或者一个DAC将电流导入反馈节点，如图1所示。

边缘计算随着互联网和移动行业的发展而得到普遍应用，它描述了一种架构，在这种架构里，靠近用户节点预取和缓存网络数据，通过超低延迟来改善客户体验。为了使这一概念标准化，边缘计算行业做出了很多努力，比如“开放式边缘计算”。在物联网的背景下，边缘计算意味着大多数设备计算任务都是在现场执行的，这些任务可以在终端节点或网关(作为连接简单终端节点和互联网的桥梁)中完成。
　　
而源自IT领域的云计算架构同样描述了在连接到云服务器(而不是企业内部服务器)上执行的企业软件。在物联网的背景下，这意味着大部分处理和决策都是在云端完成的。
　　
理论上，这两种计算是相互对立的。云计算方法意味着让边缘设备更简单，功耗更低、性能更低、成本更低。因为所有的逻辑和编程都在云端，灵活、更新简单，并且可以遵循完善的IT流程。
　　

<strong>电源地，信号地，还有大地，这三种地有什么区别？</strong>

电源地主要是针对电源回路电流所走的路径而言的，一般来说电源地流过的电流较大，而信号地主要是针对两块芯片或者模块之间的通信信号的回流所流过的路径，一般来说信号地流过的电流很小，其实两者都是GND，之所以分开来说，是想让大家明白在布PCB 板时要清楚地了解电源及信号回流各自所流过的路径，然后在布板时考虑如何避免电源及信号共用回流路径，如果共用的话，有可能会导致电源地上大的电流会在信号地上产生一个电压差（可以解释为：导线是有阻抗的，只是很小的阻值，但如果所流过的电流较大时，也会在此导线上产生电位差，这也叫共阻抗干扰），使信号地的真实电位高于0V，如果信号地的电位较大时，有可能会使信号本来是高电平的，但却误判为低电平。

我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集，但是他们都建立在双电源的基础上，很多时候，电路的设计者必须用单电源供电，但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成单电源电路。

在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心，设计者必须要完全理解这篇文章中所述的内容。

<strong>1.1 电源供电和单电源供电</strong>

所有的运算放大器都有两个电源引脚，一般在资料中，它们的标识是 VCC＋和 VCC－，但是有些时候它们的标识是 VCC＋和 GND。这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。但是，这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。在运放不是按默认电压供电的时候，需要参考运放的数据手册，特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。

<strong>编注：</strong>在设计电子产品设计时，特别是大型的产品，如服务器、交换机、通信IP产品等等，“啸叫”来源有很多，如电容、电感等。这种叫声不仅仅是对环境的影响，还会对周围高速信号产生影响。本文是小编在TDK网站找模型时发现的文章，觉得写的非常好，搬来此处分享给大家。

在笔记本电脑、平板电脑、智能手机、电视机以及车载电子设备等运行时，有时会听到"叽"的噪音。该现象称为"啸叫"，导致该现象出现的原因可能在于电容器、电感器等无源元件。电容器与电感器的发生啸叫的原理不同，尤其是电感器的啸叫，其原因多种多样，十分复杂。本文中将就DC-DC转换器等电源电路的主要元件——功率电感器的啸叫原因以及有效对策进行介绍。