本应用笔记是工业自动化电源设计中高压同步稳压器系列文章的两部分的第2部分。第1部分讨论工业控制架构以及电源需求和困境。在本系列的第 2 部分中，我们将讨论新电源如何采用同步开关技术，同时能承受高达 60V 的电压尖峰和高达 3.5A 的电源，这在以前是不切实际的。这些功能通过提高效率，以此来降低发热和功耗，减少元件尺寸，并限制分立式外部元件的数量，从而简化工业自动化系统电源设计。

  同步稳压器似乎是应对工业自动化系统电源设计挑战的完美解决方案。这一些器件效率高，功耗有限，系统温度更低。它们需要的空间很小，降低了 BOM 成本。

  有许多同步稳压器的额定工作电压高达28V，少数额定工作电压高达40V。然而，这一些器件中的大多数对过压很敏感，因为它们的工作电压和绝对最大额定电压之间基本上没有余量。市电供电系统特有的电压尖峰可能会迅速破坏这些组件。

  一种解决方案是使用保护钳保护同步稳压器，将电压尖峰限制在低于元件绝对最大额定电压的水平。然而，这些箝位会增加成本、占用空间并延长设计进度，从而抵消了最初使用同步稳压器的许多好处。这给工业自动化系统工程师带来了一个两难境地：他/她是否受益于同步稳压器的更高效率，并接受电压钳位的额外麻烦？或者，他/她是否选择了一种异步稳压器，既能处理可能的系统过压，又能消耗更多功率并变得更热？

  半导体供应商在研发方面投入了大量资金来解决这一困境，一些能处理高达60V甚至75V输入电压的设备现在正在进入市场。然而，这一些器件的输出电流仅限于几百毫安，远远低于工业自动化系统中使用的大部分设备的要求，特别是PLC。

  但现在，新一代高电压、高输出电流同步稳压器已经上市。这些新型高性能芯片的一个例子是Maxim的MAX1750x系列。这一些器件集成了两个MOSFET，无需外部肖特基二极管及其相关的外部元件。

  这种新的同步稳压器模块系列可处理高达 60V 的电压，并提供包括 500mA、1A、2.5A 和 3.5A 在内的电流输出。该公司还可以为使用4-20mA环路的工业自动化系统传感器提供输出低至几十毫安的相关产品。

  例如，MAX17503设计提供高达90%的效率，运行温度比竞争的高压异步稳压器低50%。该器件工作在 4.5V 至 60V 输入电压范围，可提供高达 2.5A 的输出电流。图1所示为MAX17503（及其姊妹产品MAX17501）在工业自动化系统中的典型应用位置。

  此外，MAX17503可节省高达50%的电路板空间，并减少高达75%的元件数量。200kHz至2.2MHz的高频开关允许外部电感缩小以节省更多空间。

  此外，MAX1750x稳压器具有PFM功能。PFM 的工作原理是禁用反向电感电流并在轻负载时跳过脉冲。PFM 的优点是轻负载时效率更高，因为从电源汲取的静态电流 （IQ） 较低。

  MAX1750x稳压器表现出的高集成度，不仅减少了外部元件数量，降低了成本，而且减轻了设计挑战。工程师无需计算外部电容和补偿电阻的值和源出，因为工作已完成。图2显示了该芯片的应用电路。

  在本系列的第 1 部分中，我们探讨了工业控制架构以及对高压同步稳压器的要求。在第 2 部分中，我们重点介绍了新的同步稳压器系列以及影响功率预算问题的技术。通过解决工业自动化系统电源困境，新一代同步稳压器使工程师能够专注于优化其工业自动化系统的运行，而不是努力提供强大的电源。

  UPS电源的雷电防护 对 UPS电源 系统及通信端口的雷电防护，应依照国家规定的有关规范，并根据应用环境的详细情况，因地制宜制定出切实可行的解决方案，建立有效的、科学的、经济的 防雷 系统。针对UPS系统的特点，其雷电防护应重点把握以下几点： 要完善外部 防雷 设施，做好机房接地，根据《电子计算机房设计规范》，交流、直流工作地、保护地、防雷接地宜共用一组接地装置，其接地电阻按其中最小值要求确定，如必须分设接地，则必须于两地之间加装等电位共地联结器。UPS保护的往往都是大型的数据系统，对雷电反击更为敏感，即使很小的电位反击，也往往造成不必要的损失。 要采取多级雷电保护措施。IEC61312-1都有明确的防雷分区的概念，将需要雷电防

  传统的分布式电源架构采用多个隔离型DC-DC电源模块将48V总线电压转换到系统电源电压，如5V、3.3V和2.5V。然而该配置很难满足快速响应的低压处理器、DSP、ASIC以及DDR存储器的负载要求。这类器件对电源提出了更加严格的要求：非常快的瞬态响应、高效率、低电压以及紧凑的电路板尺寸。 引言 利用单个大功率、隔离型DC-DC模块将48V电压转换成一个中等电源，如12V或更低电压，能够得到较好的系统性能。将这一中等电压再转换到系统负载所要求的具体电压。这样的电压转换可以通过非隔离、负载点电源实现，如图1右侧框图所示。对于第二级电源转换，集成开关稳压器是非常理想的选择，因为输入电压(≤ 12V)和输出电流( 10A)相对较低。

  中采用集成DCDC转换器节约空间、缩短研发时间 /

  在手机和其它小型便携式应用中，无线电源系统不断得到认可。现有标准受限于5W电力传输，但是智能手机、平板电脑和便携式工业及医疗应用一直增长的电力需求对供电能力提出了更高的要求。随着输出功率的增加，必须在系统模块设计最初就将效率和热性能考虑在内。这篇文章回顾了可批量生产的10W无线电源系统的实现方式，并提供了与系统性能优化有关的系统模块设计指南。我们还给出了一些已经在10W应用中成功测试的收发器 (TX) 和接收器 (RX) 线圈的示例。 无线电源多年前就已然浮现，形式也有多种，不过最近才由于行业标准的出现而变得更加普遍。智能手机和小型平板电脑是目前使用无线电源的基本的产品类别。然而，这项技术也开始扩展到可穿戴设备和医疗和工业

  的设计技巧 /

  引言 氢镍（MH—Ni）电池目前是混合电动车用的主流电池。随着经济与科技的发展，我国在混合电动车的研制方面取得了较大程度的进展，目前混合电动客车正逐步走向市场。针对混合电动车用MH—Ni电源，在选择和应用方面，各家都有一些不同的见解，大多分布在在几个问题上，如SOC的判断精度、电池的一致性等。依照我们产品近年来在混合电动车上的实际配套应用，积累了一些经验，提出了自己的一些看法，与大家一同探讨。 1 混合电动车用电源的选择 在此主要讨论的是对混合电动车用电池容量和功率的选择，以MH—Ni电池为例，但对其他混合电动车用电池也有一定的参考价值。 1.1 电池容量的选择 不同的整车设计，对

  的应用 /

  当前400 Hz 电源大范围的应用于要求电源体积小、重量轻的场合， 例如飞机、船舶、通信等领域。较之工频逆变电源系统， 400 Hz 电源系统的控制难度更大、可靠性要求更高。传统的逆变电源， 由于系统阻尼太弱，导致系统的动态特性和稳态特性不是很理想， 大量文献对这样的一个问题做了深入研究， 多种操控方法也不断被提出来。极点配置方法以其算法简单、设计系统性能优良的特点较好地解决了这样的一个问题， 并得到普遍应用。 文献 提出了一种基于重复控制和带积分状态反馈控制的逆变电源控制策略， 并以极点配置办法来进行系统模块设计; 文献 针对已有逆变式切割电源的缺点， 利用基于极点配置的双闭环控制， 分析设计了移相全桥零电压开关变换器; 文献 、 关于400 H

  设计 /

  概述 无线充电联盟 (WPC) Qi 标准的实施让各种终端应用拥有了无线充电功能。每一种应用的接收机 (Rx) 线圈的尺寸和/或功率要求可能会不同。要想实现一种成功、高效的 Qi 标准 Rx 设计，Rx 线圈是一个关键组件。另外，我们还有许多设计方法和平衡折中需要仔细考虑。因此，在实施某个解决方案时，设计人员一定谨慎选择方法，并且有条不紊地进行设计。本文将详细讨论实现一种成功的 Rx 线圈设计所要解决的一些技术问题。文章涉及基本变压器的 Qi 标准系统模型、Rx 线圈测量与系统级影响，以及检查某个设计能否成功运行的一些方法。我们假设，本文读者已掌握 Qi 标准电感式电源系统的基础知识。如欲了解背景资料，敬请参阅《参考文献 2》。

  2016 年 6 月 1 日，凌力尔特公司 (Linear Technology Corporation) 推出3.5A、42V 输入同步降压型开关稳压器 LT8610AX，该器件在环境和温度高达 175 C 时保持正常运行。同步整流提供高达 95% 的效率，同时，在无负载备用情况下，以突发模式 (Burst Mode ) 运行时，保持静态电流低于 3.5 A。其 3.7V 至 42V 输入电压范围很适合高温应用，例如电源电压范围为 5V 至 40V 的潜孔钻进设备。LT8610AX 的电气参数在 175 C 时 100% 经过测试，因此可在 40 C 至 175 C 温度范围内提供 2% 的 VREF 准确度。在环境和温度高达 17

  0 引言 目前，开关电源正朝着智能化、数字化的方向发展。最近刚问世的智能数字电源系统以其优良的特性和完备的监控功能，正引起人们的关注。数字电源提供了智能化的适应性与灵活性，具备直接监控、处理并适应系统条件的能力，能满足任何复杂的电源要求。此外，数字电源还可通过远程诊断来确保系统长期工作的可靠性，包括故障管理、过电流保护以及避免停机等。 1 数字电源系统的主要特征及发展现状 l.1 数字电源系统的主要特征 数字电源系统具有以下特点。 1)它是以数字信号处理器(DSP)或微控制器(MCU)为核心，将数字电源驱动器及PWM控制器作为控制对象而构成的智能化开关电源系统。传统的由微控制器(μP或μC)控制的开关电源，一般只

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