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TI整合式變壓器技術縮小隔離式電源至IC封裝尺寸

德州儀器(TI)近日推出採用新專利整合式變壓器技術開發的積體電路(IC),具低電磁干擾(EMI)的500-mW高效隔離式DC/DC轉換器UCC12050。2.65-mm 的高度能讓工程師縮小解決方案的體積(與分離式解決方案相比減少80%,與電源模組相比則減少60%),效率更是同類競品的兩倍。UCC12050 專為提高工業應用性能而設計, 5-kVrms 能強化隔離而 1.2-kVrms 的操作電壓則可防止系統於工業運輸、電網基礎設施和醫療設備中出現高壓峰值。 TI 突破性的整合式變壓器技術可實現高密度隔離DC/DC電源轉換,並同時維持低EMI。單封裝、表面貼焊結構(Surface-mount Architecture)的特性提供工程師一個易於使用的薄型IC,幫助減少物料清單,且能於廣泛的溫度範圍內高效運行。EMI 最佳化、低電容變壓器和靜音控制設計(Quiet Control Scheme)簡化EMI規範,同時提供了可選擇強化或基本隔離的可靠解決方案。 TI將於2020年3月15日至19日在美國路易斯安納州新奧爾良舉行的應用電力電子會議 (APEC)的1001號攤位上展示UCC12050。 這種全新高密度隔離式電源轉換器可為任何需要隔離的工業應用提供小尺寸和易用性。此外,新型 UCC12040 以 3-kVrms 基本隔離提供所有相同的優勢。
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無回饋通道突破電壓限制 返馳控制器空間大精省

傳統隔離式返馳轉換器架構經常用於60瓦左右的電源供應器(圖1),利用一次側開關以及調整過匝數比(Turns Ratio)的變壓器,電源供應器的電壓便可轉換成輸出電壓。有關輸出電壓的資訊會透過回饋通道傳送至一次側PWM產生器,讓輸出電壓維持穩定;若輸出電壓過高或過低,可以調整PWM產生器的工作週期。 圖1 運用光耦合器的傳統返馳控制器連接至回饋通道。 多方並行解隔離電壓調節難題 此回饋通道不僅增加成本,更占用電路板空間,同時也決定電路的最大隔離電壓以及變壓器的隔離電壓。當光耦合器老化後,許多屬性都將隨之產生變化,且一般的設計不允許在超過攝氏85度的溫度下運作。除了光耦合器外,還可利用第三個變壓器繞組提供輸出電壓狀態的資訊。藉由這種機制便得以調節輸出電壓。然而,此額外增加的變壓器繞組會使變壓器成本更昂貴,且輸出電壓調節亦不精準。 較理想的替代方案為運用一個元件取代光耦合器及光耦合器的二次側控制模組。例如隔離式誤差放大器為具備此功能的元件,整合iCoupler隔離技術,可藉由電感耦合轉換回饋訊號—意即不須使用光耦合器且跨過電氣隔離。 甩開電壓限制 無分立通道省空間 尚有另一種簡練的解決方案不用分立回饋通道。例如Analog Devices(ADI)Linear系列LT8300無分立回饋通道返馳式轉換器,能自二次側反射回到一次側的電壓,調節PWM產生器工作週期(圖2)。由於不需用到光耦合器或其他回饋電路,不僅節省成本亦省下空間,因此,回饋通道最大隔離電壓造成的限制便無關緊要。只要採用的變壓器針對特定隔離電壓設計,整個電路便能在此最大隔離電壓下運作。 此概念基於邊界模式穩壓機制,在此模式中,二次側電流在每個週期皆會降至零安培。反射回到變壓器一次側繞組的輸出電壓,則可量測並執行一次側的穩壓。 圖2 返馳式控制器無分立回饋通道,但可藉一次側變壓器繞組調節。 另一方面,此類無分立回饋通道的電路是否能用於特定應用,取決於要求的輸出電壓調節精準度。要注意的是,元件規格雖然顯示精準度小於正負1%,但在特定應用中的偏差可能高於1%。 依據以下公式可算出輸出電壓: 溫度校正機制修整輸出電壓 圖2中顯示的Rfb可用於調整輸出電壓。Nps是變壓器的匝數比,Vf是經過二次側返馳式二極體的壓降,通常會與溫度相關。對於像12V或24V這類高輸出電壓,Vf的絕對效應較低。但對於3.3V或更低的輸出電壓,輸出電壓的溫度效應就相當高。一些未採用光耦合器的系列元件則內建溫度校正機制,用於針對不同溫度狀況修正二極體壓降。欲使調節功能正常運行,通常還會要求輸出端達到最小負載。以LT8300而言,約為最大可能負載的0.5%。 返馳式控制器雖然不具分立回饋通道,但可藉一次側變壓器的繞組控制,造就更簡單的設計,且不須使用易出錯的光耦合器。 (本文作者為ADI電源管理應用工程師)
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艾邁斯新推高速馬達感應式位置感測器

艾邁斯半導體(ams)日前宣布推出首款用於高速、汽車及工業馬達的感應式位置感測器。該感測器將以標準產品在市場上銷售。 ams汽車解決方案執行副總裁Chris Feige表示,隨著AS5715的推出,ams朝向未來更環保、更安全、更智慧及更舒適的汽車提供技術的使命又向前邁出了一大步。用AS5715製成的馬達將更小,更輕,並提供更平穩,更強大的輸出。再加上節省成本,這是汽車製造商用AS5715感應式感測器替換昂貴,笨重的旋轉變壓器的理由。 基於AS5715的全新轉子位置感測器可與高速馬達應用中廣泛採用的旋轉變壓器的精確度和低延遲相提並論,同時可大幅節省物料清單的成本、尺寸和重量。更重要的是,它也符合ISO 26262功能安全標準,因為該感測器方案是基於ASIL-C安全等級,而其備援方案則支援ASIL-D安全等級。 ams感應式位置感測器半導體技術的商業化標誌著電子化汽車系統(如動力方向盤)以及電動和混合動力電動汽車的牽引系統取得重要進展。AS5715感應式感測器具有高度可配置性,可用於軸上(軸端)和軸外(通過軸或軸的側面)拓撲,並具有多種類型的多極對馬達。 AS5715在效能,尺寸和成本上的突破將破壞快速增長的市場。 電動馬達(包括牽引馬達)的整體市場預計將以8.3%的年複合成長率(CAGR)增長,到2021年估計將達到346億美元。汽車馬達市場也正在發生變化,在許多高速應用中,永磁同步馬達(PMSM)正在取代無刷直流馬達。 與此同時,全球新的政府法規對汽車行業提出了更嚴格的要求,以減少其車系的平均燃料消耗以應對氣候危機。藉由採用高效的電控馬達代替傳統的機電和液壓汽車系統,汽車製造商可以更快地達到其油耗目標。 AS5715產生的高精度,低延遲位置測量結果是電子馬達控制系統運行的基礎,使高速馬達能夠最大化轉矩,限制轉矩脈動並實現高效率。基於AS5715 IC及其印刷在簡單,低成本PCB上的相關線圈的位置感測器系統,在包括四極對PMSM在內的各種馬達類型中,轉速高達100,000rpm時,都可以實現高達±0.3的精度。
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PI宣佈推出一系列電氣隔離變壓器

Power Integrations (PI)宣佈推出一系列電氣隔離變壓器,該產品為公司的 SCALE-iDriver系列閘級驅動器提供正確的電壓和功率。這一產品組合帶來了簡單、穩健且經濟高效的DC-DC轉換器解決方案,該方案無須額外的電壓調節,從而降低系統成本和減少開發時間。SIT12xxI變壓器和SCALE-iDriver IC已全系列通過UL和VDE認證。 全新的SIT12xxI變壓器採用創新的絕緣構造,可有效提升產品可靠性,同時提供出色的絕緣能力和低耦合電容。這些裝置適用於600 V和1200 V雙通道 SCALE-iDriver閘級驅動器,後者具備5 V(SIT1253I)或15 V(SIT1217I)輸入電壓和25 V輸出電壓。帶籠罩的變壓器重量僅為9克,無須環氧灌注,但仍可通過測試,證明其具備延長的現場壽命和高防撞防震效能。這些變壓器均符合 UL1446、UL61800-5-1、IEC61800-5-1、IEC61558-1和IEC61558-2-16規範。 Power Integrations閘級驅動器產品營銷經理Thorsten Schmidt對該產品評論,IGBT和SiC-MOSFET驅動器IC的SCALE-iDriver系列運用Power Integrations的 FluxLink磁電感雙向通訊技術,可確保在一次側與二次側之間提供增強型固態絕緣,並設定新的絕緣完整性與穩定性標準。透過提供完美匹配的變壓器,我們減少了系統開發、驗證和認證時間,同時簡化了採購流程。全新的變壓器構造設計面向工業應用,可提供堅固而輕便的隔離式 DC-DC 解決方案,同時最大限度地減少共模雜訊耦合。
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