EMI

電池供電類設備存在已久，然而自手機問世以來，由可充電電池供電的設備數量在過去二十年呈現出指數級成長。截至2018年，多種不同型號的手機、平板電腦、筆記型電腦和許多其他小型電器都在使用鋰電池。 對於所有可攜式設備而言，因為多數採用鋰電池供電，功耗成為產品開發的重要考量因素。硬體開發人員越來越注重在增加功能、減小尺寸、降低成本的同時，實現低功耗方案。軟體發展人員也以舊演算法為切入點，針對作業系統領域(即透過能量監測調度)和新興領域(例如機器學習)，研發新的功率監測方法，力求降低功耗。功率是指暫態消耗的能量。如公式所示，在電學中，功率等於暫態電壓與電流之積。功率單位為瓦特(W)，表示「焦耳每秒」。 P = V×I 能量等於功率與時間的乘積，電路消耗能量，電池則儲存能量。功率管理通常是指管理暫態電流和電壓，以滿足功率傳輸能力和負載條件。能量監測通常會提供有關能耗的資訊，進而協助開發人員進行電池管理和整體功率基準測試。透過專門設計的軟體(可根據特定負荷採取相應操作)監視能量時，即開始了主動能量管理。 主動能量管理可以基於預定義的設置自動進行，也可以在軟體啟動時手動進行，其作用是為用戶提供特定的建議。例如，大多數筆記型電腦在使用電池而不是交流電源運行時，處理器效能會自動降低，並且改用低功耗、低效能的整合圖形處理器，而不使用專用處理器。可以關閉筆記型電腦的一些周邊，以延長電池供電時間，而使用者也可能收到降低螢幕亮度或調暗鍵盤背光的通知。大多數智慧手機都提供各種節能選項，當電池電量降至特定水準時，主動能量管理便會提出使用節能選項的建議，包括關閉一些現有的網際網路連線、降低螢幕亮度等。 但類似情況並不限於電池供電設備。伺服器會仔細監測功耗和負荷水準，以確定是否可以完全停止或暫停某些服務。在虛擬伺服器中，可根據電流總用量和基於統計資訊預測的用量增加和縮減應用。對於這類伺服器，可以使用虛擬機器管理程式完全關閉某些虛擬機器。進行除錯時，也可以使用主動能量管理。能量監測可提供非常有效的資訊，用以確定整個系統或部分系統是否在界定範圍內運行。 用於測量直流功率和能量的電路 如前文所述，電功率是電壓與電流的乘積。要精確測量功率，需要對電壓和電流進行精準測量。在一定時段內測量功率並將結果累加，即得到能量。功耗在大多數情況下都不是恆定值，因此，必須使用一個選定測量頻寬，在此範圍內量測電壓和電流。直流電壓測量電路的一個典型範例是圖1左側所示的簡單分壓器和圖1右側所示的緩衝分壓器。這兩個電路都可以透過適當的校準提供高精度測量結果，儘管帶緩衝的分壓器比不帶緩衝的分壓器價格昂貴，但前者通常功耗更低，尤其適合測量極低的直流訊號。 雖然借助霍爾效應也可以測量電流(包括直流電流)，但本文側重於使用分流電阻測量直流電流，因為後者更常用而且費用更低。分流電阻是一個低阻值電阻，與電路串聯。電流流經分流電阻時，分流電阻兩端會產生一個小的壓差。該壓差與電流成正比，如公式所示，並且通常使用運算放大器進行放大。 VDROP=RSHUNT×I 由於分流電阻與電路的其餘部分串聯，因此可以連接在任意一側：上橋臂(分流電阻的一個端子直接連接匯流排電壓)，或者下橋臂(分流電阻的一個端子接地)，如圖2。在這兩種情況下，分流電阻都會出現一個小的壓差，電路的總電壓會降低。但是，分流電阻的連接位置會受到一些影響。 如果分流電阻放在下橋臂(圖2右側)，其兩端的電壓將直接接地。由於分流電阻通常很小，其兩端的壓差也很小，因此電流測量電路使用便宜的低壓運算放大器即可非常方便地放大壓差。這對於縮減成本很有幫助。但下橋臂分流有一個明顯的不足，即整個電路不再直接接地，而是連接高於接地端電壓的位置。分流電阻兩端的壓差通常以毫伏計。 如果將分流電阻連接在上橋臂(圖2左側)，則電路直接接地，可消除地彈反射效應。如果要對電路進行精確測量或必須提供精確的輸出，則應選用此連接方法。此方法的唯一缺點是需要使用電壓更高的差分運算放大器電路，並且視運算放大器的頻寬而定，費用也可能會增加。 儘管電壓、電流甚至功率本身都可以透過類比電路輕鬆測量，而且成本很低，但能量測量卻需要使用更複雜的電路來實現。然而，傳統的能量測量方法是使用類比電路測量電壓和電流，然後使用類比數位轉換器(ADC)將類比訊號轉換為數位訊號，將資料輸出到微控制器。微控制器的作用是對訊號隨時間累加的功率進行採樣，進而實現能量測量，測量能量的典型電路如圖3所示。在測量電路中增加微控制器既有優點也有缺點。一方面，在演算法計算、監視不同行為和進行更詳細的報告方面具有很大的靈活性，例如每小時、每天等。此外，微控制器的作用不僅限於能量測量，還可以觸發事件、運行自訂狀態機或滿足工程師的任何需求。而如果系統原本就需要使用微控制器，則成本和物料清單(BOM)的增加並不是問題。另一方面，使用微控制器監測能量的缺點則是測量系統的總功耗、繁複的程式開發工作和開銷成本都會增加，而且視精度要求而定，有時可能還需要外部ADC。 多年來，隨著業界對直流能量監測功能的需求不斷成長，多種面向此類應用的積體電路相繼問世。例如Microchip的PAC1934。此類積體電路只需使用分流電阻作為外部元件，即可同時採樣4個通道，基本電路圖如圖4所示。電路中整合了運算放大器、ADC、算數運算邏輯、記憶體和用於連接系統的標準介面(通常為I2C或SPI)。與傳統方法相比，使用積體電路的優勢在成本方面尤為明顯，因為在一個積體電路中整合了能量測量所需的一切，使BOM和PCB尺寸顯著降低。 主動能量監測的優勢 憑藉適合大多數應用的靈活配置，專用積體電路能夠以極低的功耗在長時段內累加功率。通常功率取樣速率最低為每秒8次採樣，最高可達1 KSPS。例如，PAC1934以8 SPS運行時，可以累加超過36小時的功率，並且電流小於16μA，同時4個通道全部有效且以16位元的解析度運行，無需軟體干預。此方法允許取樣速率動態變化，進而可以擴大應用範圍。例如在標準筆記型電腦中使用積體電路監測電源軌。當筆記型電腦處於運行和活動狀態時，能夠以1024 SPS的取樣速率進行監測，而當筆記型電腦處於暫停狀態(Suspended State)時，監測速度可能降到8 SPS，因為在暫停狀態下，功耗不會有太大的波動。此外，降低取樣速率可以減少能量監測的功耗，而不會影響效能。 主動能量監測最常見的一個應用是電池電量計量。專用積體電路可監測電池的電壓和電流，隨時得知電池電量。更先進的電池電量計還可以檢測到電池遇到了特定問題，例如電量計可以追蹤電池的電壓與電量的關係，如果二者之間不再有對應關係，則代表電池的總容量因老化或其他因素而縮減。主動能量監測也是標準電池管理系統(BMS)的核心。BMS是多節電池組所使用的電路，負責對電池組進行安全充電和放電，並主動測量其電壓和電流，確保每節電池的參數都相同。BMS的功能還包括檢測故障電池，或在電壓過高或過低時斷開電池組。主動能量監測的另一個常見應用是與智慧手機和平板電腦上的作業系統以及筆記型電腦、電腦和伺服器上的Linux或Microsoft Windows搭配使用。對於智慧手機和平板電腦，作業系統透過各種方法監測不同服務和應用程式所消耗的電量。在早期階段，系統不直接測量能量，而是使用表格資料獲取各個工作點的功耗，基於CPU、GPU和螢幕使用情況估算能量。估算出的能耗資料以統計資料的形式報告，便於使用者決定如何進一步操作設備。自Windows 8起，Microsoft在筆記型電腦和個人電腦中導入了能量估計引擎(Energy Estimation Engine, E3)。E3早期階段的工作原理與智慧手機中的估算演算法類似，能夠根據各種資源的使用情況(處理器、圖形、磁片、記憶體、網路和顯示器等)來估算每項任務的功耗，進而實現功耗追蹤。E3還導入了能量計量介面(EMI)，系統製造商可以透過該介面為系統添加實際可用的能量測量感測器，並進行相應聲明。如果加入了此類感測器，E3會利用這些感測器準確地測量功率和能量，而不是只進行估算。某些筆記型電腦製造商已在其產品中實現了這些功能。此外，過去還存在一些其他的方法，例如Sony在Vaio筆記型電腦中實現的能量監測，但沒有支援這些方法的作業系統，只有專用應用程式才能存取相關資料。Linux尚未提供與Microsoft E3相當的工具，但據報導稱，廠商已著手進行相關工作。工業I/O子系統支援在作業系統中加入各種感測器，為使用者空間的應用程式提供非常簡單且功能強大的介面(基於檔的介面)。然而，在本文撰寫之時，工業I/O子系統仍是核心的擴展，而不是默認Linux架構的組成部分。Linux還支援能量監測調度和智慧功率分配，這是一種用於嵌入式Linux領域的演算法，可協助系統決定如何調度不同的任務，同時考量散熱問題(能耗導致CPU/GPU發熱)。 能量測量積體電路的另一個值得關注的應用，是對USB功率和能量以及在伺服器應用程式中的使用情況進行監測，如本文第一部分所述。由於伺服器採用不間斷運行的設計，因此監測能耗有很多好處，例如可透過主動服務控制提高總體電源效率，能滿足越來越高的能效標準，允許系統管理員在伺服器的某些部分出現功耗異常(表示未來可能發生故障)時執行預測性維護。 透過IC整合能量監測功能 就能量監測的需求以及系統需要執行的其他功能而論，某些方法可能比其他方法更適用。如果嵌入式系統是根據自身用途專門構建，並且需要瞭解自身功耗或估算能耗，則傳統方法更適用。建議在微控制器中加入內部ADC，以便大幅縮減能量監測功能的成本。採用這種方法，只需要使用進行電壓和電流檢測的外部類比電路。如果需要非常高的測量精度而不計BOM成本和功耗，則傳統方法比積體電路更適用。 但在很多情況下，更適合採用積體電路方法。例如，如果想要在作業系統中整合能量測量，就適合採用積體電路方法，因為整合解決方案就是為解決這一問題而構建，透過適當的驅動程式，系統能自動識別出能量測量並知道如何操作。能量測量積體電路通常可以測量多個通道(進而監測多條匯流排)，因此，在需要監測大量匯流排時，整合解決方案具備明顯優勢。此外，同一條通信匯流排上可以使用多個積體電路(例如I2C或SPI)。另一個更適合採用整合解決方案的情形是，在系統處於功耗極低的睡眠模式或完全關閉的情況下，在較長的一段時間內測量能量。整合的能量監測晶片僅消耗極少的功率，並能在特定時段內自行累加能量，無需任何系統干預，而這正是實現整合解決方案的基礎。 對於有較高尺寸要求的高度整合化和密集型PCB，例如手機、平板電腦或筆記型電腦的主機板，與等效的分離元件相比，積體電路占用的空間顯然更小。例如，在晶圓級晶片封裝(WLCSP)尺寸的晶片(大小為2.225×2.17mm)中，包含一個能同時監測四個通道的能量測量積體電路。 (本文作者任職於Microchip)

近年來LED顯示器朝著更小間距的應用發展已成為顯學，產品設計因載板面積有限，必然會使用掃描器設計，在高階產品上亦會導入高整合驅動晶片，以降低元件數量、節省布板面積。 近幾年驅動晶片的發展，產品最高支援掃描數一直停留在32掃，雖然市場不斷期待高掃描產品問世，但技術上的挑戰，來自於提升掃描數時會使顯示品質下降。 不過，近日驅動晶片可支援的掃描數已提升至64掃，並在不犧牲顯示效果、驅動晶片的使用數量和顯示器模組的功耗上，取得較佳的平衡點，能因應顯示器點間距微縮至1mm以下的趨勢。本文將探討高掃顯示器在技術上面臨的挑戰，透過實際設計案例，引導讀者了解高掃描數驅動晶片技術。 高掃顯示器面臨雙挑戰 ・掃數增加造成LED亮度不足 當採用掃描器設計時，LED顯示器是以逐行掃描的方式顯示。圖1是在一幀時間之內，掃描數對應導通時間的示意圖；以支援32掃驅動晶片為例，每次掃描1行，32行為一個掃描週期，所以當提升所支持的掃描數至64掃時，64行則為一個掃描週期。 所以在一幀時間(TFrame)內，隨著掃描數(scan)的提升，為保持相同灰階輸出解析度(Grayscale output)，顯示器的灰階顯示時間(TGCLK)需下降，因而造成亮度不足的問題。 ・不犧牲顯示效果 在小間距顯示器產品中常見七大顯示問題包含：一行暗線、鬼影、漸層暗線、LED壞點十字架、低灰色偏、低灰不均與高對比干擾，其中因提升掃描數而直接關聯的顯示問題為高對比干擾。 高對比干擾問題的根本原因來自LED的寄生電容，在通道與通道之間，LED的寄生電容會形成迴路，當高灰顯示的LED導通，同時改變高灰通道(VOUT1)，故擾動訊號會經由LED寄生電容回路影響低灰通道的電壓(VOUT0)，使低灰顯示的LED亮度會改變。 新型高掃驅動晶片優勢 上文已說明64掃驅動晶片方案可解決高掃架構下所帶來的挑戰，接下來將以MBI5253/27掃(16通道/最高支持32掃的驅動晶片)與MBI5254/54掃(16通道/最高支持64掃的驅動晶片)的實際載板案例，說明廠商如聚積科技之高掃驅動晶片方案，在驅動晶片數量、模組功耗以及資料傳輸上的優勢。 ・有效降低驅動晶片數量 如表1所示，由載板的垂直解析度與水平解析度可計算出，MBI5253/27掃的載板方案需要使用72顆驅動晶片；而MBI5254/54掃載板方案只需使用36顆驅動晶片。所以一旦提高使用驅動晶片所支援的掃描數，可有效降低載板的驅動晶片數量。 ・模組功耗差異 功耗問題是目前終端使用者關注的焦點，除了增加用電成本外，亦會使顯示器箱體溫度上升，造成顯示畫面出現色偏和色衰等問題。模組總功耗由以下四部份組成，包括：行掃開關損耗(Psw)、LED導通損耗(PLED)、轉捩點電壓功耗(Pknee)、以及載板上總驅動晶片功耗(PICs)。以使用MBI5253/27掃與MBI5254/54掃的載板方案比較功耗差異，設定兩載板均須達到亮度800nits，且色溫在(0.31,0.31)的白平衡。 經由在系統上LED導通路徑所流過的電流，可依序計算出：行掃開關損耗、LED導通損耗與轉捩點電壓功耗。再者，依據顯示規格的灰階輸出解析度與刷新率條件下，可得到驅動晶片的工作電流與工作電壓，由驅動晶片數量可計算出載板上總驅動晶片功耗。 如表2所示，MBI5254方案載板總功耗較MBI5253方案低2.3%，主要是因載板上總驅動晶片功耗總共下降40.6%。透過模組功耗圓形圖，如圖2所示，可發現MBI5254方案整體功耗組成中的總驅動晶片功耗與轉捩點電壓功耗，相較MBI5253方案下降，其餘系統上的功耗都是上升；造成這樣的現象是因為提高掃描數的同時，為了維持相同亮度，必須提高LED導通電流造成功耗增加。 LED顯示器步入室內高畫質(4k/8k)，點間距更進一步微縮至1mm時，驅動晶片在相同尺寸的載板上的使用量勢必會上升，代表總驅動晶片的功耗影響會很可觀；所以當總驅動晶片功耗占總模組功耗的比例上升時，透過使用支援高掃的驅動晶片，將有助於下降模組總功耗，展現節能優勢。 ・確保資料傳輸完整性/低EMI 透過圖3公式計算，若27掃驅動晶片方案使用單緣觸發技術時，DCLK＝2.5MHz；當掃描數提升至54掃的時候，DCLK則需提升至5MHz，才能保持相同的資料傳輸速度，但隨著DCLK頻率升高，會造成系統上的EMI問題，對於客戶來說可能需要增加破解EMI的方案，如低通濾波器，亦容易造成資料訊號因濾波電路而失真的風險。 因此廠商如聚積科技的驅動晶片方案，將原先DCLK單緣觸發功能升級成雙緣觸發功能，突破資料判斷從只能在DCLK正緣觸發的限制，進化到可在DCLK的正負緣同時判斷，故當驅動晶片擁有雙緣觸發技術，即使掃描數提升至54掃，DCLK也只需要2.5MHz，可同時確保資料的傳輸完整性與較低的EMI，如表3所示。 高掃驅動晶片兼顧顯示效果/功耗 高掃驅動晶片可大幅減少顯示器元件使用的數量與成本，兼顧顯示效果並降低模組的總功耗。新一代64掃驅動晶片解決方案，加入雙緣觸發功能確保資料完整傳輸及降低EMI，展現高掃顯示器的優勢並克服相對應的困難，讓開發者的產品更具成本效益。 (本文作者皆為聚積科技技術市場部LED顯示晶片產品經理)

半導體製造商羅姆(ROHM)研發出雙通道高速接地檢測CMOS運算放大器「BD77502FVM」，適用於計量裝置、控制裝置中使用的異常檢測系統，以及處理微小訊號的各種感測器等，需要高速感測的工控裝置和消費性電子裝置。 近年來，隨著IoT的普及，汽車和工控裝置等多種應用中，也陸續搭載了許多可用於高階控制的電子元件。而在應用裝置的電子化和高密度化發展下，雜訊環境也越來越差，感測器等處理微小訊號元件的降噪設計已成為重要課題。此外，在確保安全性的各類異常檢測系統中，需要能夠高速放大微小訊號的運算放大器，但其布線的負載電容容易發生不易處理的振盪，成為PCB設計上很大的負擔。 ROHM已經在抗雜訊性能優異的EMARMOUR產品系列中，推出了採用獨家電源技術「Nano Cap」，因此不會受負載電容影響而產生振盪的單通道高速CMOS運算放大器「BD77501G」。該產品獲得許多客戶和技術人員的廣泛迴響，為了回應市場的需求，本次又推出了雙通道的新產品「BD77502FVM」。 「BD77502FVM」是一款具優異EMI耐受力(以下稱「抗雜訊性能」)的高速運算放大器，具有可支援高速放大(10V/µs高迴轉率)、且不會因布線等負載電容而產生振盪等優點，另外還內建了雙電路(2ch)。由於具備出色的抗雜訊性能，因此不僅可將各雜訊頻段的輸出電壓波動控制在±20mV以內(普通產品的1/10)，而且在易受負載電容影響，而產生振盪的高速型運算放大器中，也不會產生振盪並持續穩定運作。因此當本產品配置在感測器等零件的後段時，能夠不受外部雜訊和負載電容的影響，保持以高速放大訊號，而雙通道設計更有助於應用基板小型化、應用設計工時縮減，同時也提高可靠性。

碳化矽MOSFET具有較低的導通電阻，可以在開關狀態之間快速地來回切換。因此，它們比絕緣閘雙極性電晶體(IGBT)消耗的功率小得多，IGBT具有較慢的關斷速度和較高的關斷開關功率損耗。此外，碳化矽的寬能隙(Wide Bandgap)使碳化矽元件能夠在高壓下運轉。相反地，矽基MOSFET不能同時實現高阻斷電壓和低導通電阻。因此，碳化矽元件在高功率應用中變得越來越重要。 圖1　閘極驅動評估平台包括主機板、兩個外掛程式閘極驅動器模組，以及支援高達5,000瓦輸出功率的散熱器和風扇 由於碳化矽元件具有較高的功率水準，因此設計人員必須評估碳化矽元件本身及其閘極驅動器電路。碳化矽技術仍是較新的技術，因此目前在各種條件下的元件性能還沒有得到充分的發揮。 評估平台將協助設計工程師評估在轉換器電路應用中連續運轉的碳化矽MOSFET、碳化矽肖特基二極體以及閘極驅動器電路。有助於加速碳化矽功率轉換器的設計週期，進而加速最終產品上市。 功率轉換電路設計挑戰 為了使功率輸出和功率轉換電路的效率最大化，設計人員必須確保： 電源設備可在額定功率和電流下運行，並提供負載足夠的功率。 電路將內部功率損耗降至最低，以獲得最大效率。 該設計包含用於碳化矽功率元件的保護電路。 印刷電路板(PCB)布局大幅減少寄生電感和電容。 電磁干擾(EMI)輻射在允許範圍內。 該設計使用最少的無源元件，有助於降低成本、尺寸和重量。 閘極驅動器有助於實現上述目標，並可將熱能維持在規定的溫度額定值內。 圖2則為閘極驅動評估平台的簡化圖。其電源配置為半橋輸出式，未顯示的去耦電容器靠近碳化矽元件放置，以在元件切換期間保持電源電壓；去耦電容器和碳化矽元件兩端的電容器作為低通濾波器，以消除直流電源線上的開關雜訊；下方則為閘極驅動環路中的寄生電容和電感。 圖2　閘極驅動評估平台簡化圖 閘極驅動評估平台可幫助設計人員應對這些挑戰。該平台可以連續在高功率下運轉，以表徵所選碳化矽MOSFET和二極體的性能。該平台還可以在多種測試條件下比較不同的閘極驅動器，並可評估閘極驅動器的熱能表現、抗電磁干擾能力，以及驅動功率元件的能力，以使其高效運轉。最後，該平台可對設計進行分析，以提高效率、減少EMI、降低成本、減小尺寸和減輕重量。 閘極驅動評估平台本質上是一個功率級參考設計平台，它由一個主機板和一個以半橋配置的兩個碳化矽MOSFET-碳化矽肖特基二極體對組成。半橋電路在800伏直流總線電壓下可輸出最大5,000瓦的功率。主機板可以容納兩個獨立的閘極驅動器模組板，每個開關位置一個。因此，不同的閘極驅動積體電路和閘極驅動設計可以快速方便安裝在主機板上，以評估閘極驅動性能以及驅動器如何影響輸出功率。 閘極驅動評估平台的第三個主要元素是熱管理，其針對散熱器和冷卻MOSFET-二極體對的風扇。散熱器風扇子系統使功率電路能夠在頻率高達200kHz的MOSFET二極體對切換時，連續輸出高達5kW的功率。 閘極驅動評估平台的印刷電路板布局最小化迴路電感和電源電路與閘極電路之間的耦合；兩個閘極驅動電路則允許獨立評估頂部和底部閘極的驅動品質。 碳化矽MOSFET和二極體的選擇以及閘極驅動器的選擇是功率轉換設計最重要的關鍵。MOSFET必須具有電壓、電流和功率規格，才能滿足轉換器的要求。閘極驅動器有更複雜的要求。它應具有較寬的電壓範圍和足夠的輸出電流來驅動功率MOSFET。 圖3使用降壓轉換器作為負載的閘極驅動器開關損耗測試。此處顯示的是閘極驅動電壓、MOSFET漏源電流和MOSFET漏源電壓。 圖3　使用降壓轉換器作為負載的閘極驅動器開關損耗測試 推薦的驅動電壓為15至20V，以便將MOSFET切換到導通狀態；推薦電壓為0至-5V，以便將MOSFET切換到關閉狀態。閘極驅動器的峰值輸出電流範圍為1至15A，具體取決於MOSFET的功率處理能力。驅動器需要提供高脈衝電流，以減少開關瞬態期間MOSFET的開關損耗。此外，高持續電流和較小的外部閘極電阻可降低碳化矽MOSFET的高頻開關期間的驅動器溫度。 快速碳化矽MOSFET開關引起的高dv/dt使得高共模電流將流經閘極驅動器和功率轉換電路的其餘部分；高共模電流會影響控制電路中的參考電壓節點，進而導致誤操作。共模電流的大小由MOSFET dv/dt和共模電流路徑中的阻抗決定。因此，閘極驅動器積體電路及其電源都需要較高的隔離阻抗以減小共模電流。而閘極驅動器的隔離電容應小於1pF，電源的隔離電容則應低於10pF。 閘極驅動器實現電路穩定運作 傳統的做法是由光耦合器隔離，新的整合電路技術則可以採用電感或電容隔離，這些新方法被稱為數位隔離器技術。光耦合器和數位隔離器既有優點也有缺點—光耦合器提供電流，進而使其輸入不易受到EMI的影響。但是，光耦合器不能處理像數位隔離器一樣高的資料傳輸速率，並且會帶來更長的脈衝寬度失真時間。脈衝寬度失真時間是指透過驅動器積體電路的訊號延遲時間。在半橋電源轉換拓撲中，過多的延遲會產生波形失真和低頻雜訊。 光耦合器的性能隨驅動器電壓、溫度和設備壽命改變而變化。使用數位隔離器的驅動器在整個溫度範圍內具有更穩定的參數。由於數位隔離器在電壓輸入下運轉，因此它們更容易受到EMI的影響。但總體來說，與使用碳化矽MOSFET功率轉換電路閘極驅動器中的光耦合器相比，數位隔離器更穩定的運轉參數使其成為更好的選擇。 對於大功率電路，必須採用保護機制來防止元件熱失控以及由於故障而損壞元件和電路。強烈建議採用帶有保護電路的閘極驅動器積體電路。閘極驅動積體電路應具有去飽和(De-sat)保護，故障情況下的軟關斷、米勒(Miller)鉗位電路和欠壓鎖定(UVLO)。 發生負載短路時，去飽和保護電路會關閉MOSFET。軟關斷可避免較大的瞬態電壓過衝，並在直通故障期間(兩個MOSFET同時導通)關閉MOSFET。Miller鉗位電路透過從寄生漏極-閘極電容中釋放電流來避免直通條件，進而避免閘極電壓的瞬態上升。鉗位電路可防止MOSFET在應處於關閉狀態時導通。如果用於閘極驅動器輸入或隔離輸出電路的電壓供應過低，則UVLO電路會關閉閘極驅動器，以保護MOSFET免受錯誤的開關時序的影響。這些保護電路確保更堅固和安全的電源轉換電路。 PCB板布局對動態電路(如高效功率轉換電路)的性能則有重大影響。PCB走線和接地層的寄生電容和電感會增加電路中的寄生電容和電感；閘極驅動迴路中的寄生元件會降低MOSFET的開關性能；閘極-源極電容則迫使閘極驅動器積體電路產生更高的驅動電流。雜散電感會增加閘極-源極電壓的過衝，並導致在MOSFET開關期間產生振鈴。 為了減少雜散電容和電感，可將閘極驅動器、閘極電阻和去耦電容靠近MOSFET閘極，使閘極路徑盡可能較短。透過將閘極返回路徑直接布置在閘極電源走線的正下方，可將環路電感降至最低。最大化MOSFET閘極走線和漏極走線之間的距離，以減小閘極-漏極電容的大小。這種做法會切斷進入閘極的電流，進而降低米勒效應。 此外，電源轉換電路下方的接地層會增加電容耦合；避免在使用MOSFET開關的功率轉換電路中使用接地層。所有這些PCB布局建議均已在閘極驅動評估平台中實施，以避免訂製測試板的設計、布局和測試(圖4)。 圖4　產生波形的測試條件：輸入電壓=800V、輸出電壓=400V、開關頻率=100kHz、輸出功率=2.5kW 閘極驅動評估平台透過使用不同的閘極驅動積體電路，可以方便比較開關損耗和開關瞬態，並考量在連續開關條件下運轉的降壓轉換器，評估閘極驅動器的情況。降壓轉換器的運轉頻率為100kHz，輸出為2.5kW。 驅動器整合電路的驅動能力和所使用的外部閘極電阻將影響碳化矽MOSFET的開關瞬變和整體開關損耗。在此測試中，第一個閘極驅動器的額定驅動電流為14A，第二個閘極驅動器的額定驅動電流為2A。每個閘極驅動器均使用10Ω和1Ω閘極電阻進行測試(圖5-1)。 圖5-1　具有兩個不同驅動器積體電路和一個10Ω閘極電阻的MOSFET導通瞬變。 10Ω閘極電阻消除了閘極驅動器性能上的差異。10Ω的閘極電阻會降低MOSFET的瞬態開關速度，進而增加開關損耗。高輸出電流驅動器和低輸出電流驅動器之間的差異更加明顯。當以較低的閘極電阻使用高輸出電流驅動器時，MOSFET的開關速度更快。與較高的閘極電阻相比，較低的閘極電阻確實在開關轉換期間產生更多的振鈴。設計人員必須找到閘極驅動器、閘極電阻和MOSFET的較佳組合，以大幅降低開關損耗(圖5-2)。 圖5-2　具有兩個不同驅動器積體電路和一個2Ω閘極電阻的MOSFET導通瞬變。 閘極驅動器評估平台可藉助散熱器和風扇來評估驅動器積體電路的熱能表現，這些散熱器和風扇使MOSFET能夠在連續開關輸出狀態下運轉。該平台還可用於測試驅動器保護功能。 簡而言之，閘極驅動評估平台是一種有助於評估碳化矽元件和閘極驅動器的工具。透過將閘極驅動模組插入主板，設計人員可以很容易比較不同閘極驅動器積體電路的效率和熱能表現。設計人員可以使用評估平台上的PCB布局技術和推薦元件來克服碳化矽元件的設計挑戰，進而開發高效、熱可控和受保護的電源轉換電路。因此，該評估平台可以更快設計高效的功率轉換電路，並加快產品上市時間。 (本文作者皆任職於Littelfuse)

亞德諾半導體(ADI)日前針對汽車、通訊和固態硬碟電源推出LT8650S、LT8652S和LT8653S雙通道4A/8.5A/2A同步降壓Silent Switcher轉換器。元件採用專有Silent Switcher 2架構，具有擴頻調變功能，可確保PCB布局穩定可靠以實現較低EMI，輕鬆滿足CISPR25標準。 下載資料手冊、申請樣品及訂購評估板請瀏覽：  www.analog.com/LT8650S www.analog.com/LT8652S www.analog.com/LT8653S 透過線上技術支援社區EngineerZone聯繫工程師和ADI產品專家：ez.analog.com/power 點擊觀看Silent Switcher 2影片：  www.analog.com/education-library/videos/5766619334001.html 查看ADI Silent Switcher解決方案之應用筆記及技術文章：  www.analog.com/products/landing-pages/001/silent-switcher.html LT8650S、LT8652S和LT8653S支援疊加式輸出配置，可滿足大電流應用而具備獨特優勢。 輸出可根據系統需要進行並聯配置以提升或降低輸出電流，同時優化熱性能。因而有助於將庫存降至最低及縮短單一元件的品質驗證時間。例如，LT8652S支援每通道同時提供8.5A DC或任一通道提供最高12A，將兩個LT8652S晶片同步則可實現4相34A電源。 LT8650S/LT8652S/LT8653S 主要特性包含採用Silent Switcher 2技術，整合旁路電容，可滿足CISPR25標準要求；低靜態電流Burst Mode，支援輕負載運作；單通道最高提供12A(LT8652S)；頻率可調、可同步(300kHz至3MHz)。

半導體製造商羅姆(ROHM)研發出一款高速接地檢測CMOS 運算放大器「BD77501G」，適用於各種應用如計量裝置、控制裝置中使用的異常檢測系統、處理微小訊號的各種感測器，以及需要高速感測的工控裝置和消費電子裝置。 「BD77501G」是首創可支援異常檢測系統所需的高速放大(10V/μs 高迴轉率)，且不會因布線等負載電容而振盪的運算放大器。傳統的高速運算放大器受負載電容影響，時常會因振盪導致不穩定，而本產品則不會產生振盪，因此可穩定運作。另外在整個雜訊頻段，比起普通產品的輸出電壓波動達到±200mV以上，而本產品僅在±20mV以內(為普通產品的1/10)，具有非常優異的EMI耐受力(以下稱抗雜訊性能)。因此，當本產品配置在感測器等零件的後段時，可以高速放大訊號而不受負載電容和外部雜訊的影響，有助減少應用設計工時並提高可靠性。 本產品已於2020年3月開始出售樣品(樣品價格500日元/個，不含稅)，預計將於2020年10月起以每月100萬個的規模投入量產。

類比式示波器在過去有著無與倫比的真實波形呈現，讓工程師們特別喜愛它的快速波形，但其無法穩定觸發與儲存波形的限制；隨著電子產品的進步與報告量的增加而來的便是數位儲存式示波器被廣泛的使用。然而雖然數位式示波器有著良好的功能如多種觸發方式、自動量測、儲存介面與電腦連線到創新的PC base架構，但是其無法即時呈現真實的波形卻讓工程師們在驗證除錯上耗費更多時間。 現今各家廠商在頻寬，即時取樣率與紀錄長度外，提升垂直解析是各家廠商在數位即時示波器上爭相研發的目標，其目的是希望藉由提高波形解析(分辨率)來達成示波器精準測量的效果，高解析扮演著重要的精準量測的角色。 數位示波器強化精準量測 一般而言，一部好的示波器必須具備： 1. 良好的頻率響應，在-3db定義下，必須保證足夠的頻寬。業界以3~5倍頻為基準。 2. 即時取樣，提供4~10倍取樣頻率達到訊號完整性。 3. 記憶深度，長時間有效擷取訊號不失真，支援歷史回放完整記錄波形。 4. 波形更新率，每秒高達數萬到數十萬次的波形更新率，真實快速呈現異常訊號。 5. 低雜訊與抖動，提供數位觸發系統確保示波器本身低雜訊與準確觸發，並提供可調濾波功能。 6. 高位元的呈現使得量測波形不隨著垂直刻度的變化而造成量測值的誤差。 7. 自動量測與統計。 8. FFT與通訊訊號分析工具。 9. 具備高解析模式測量鏈波與小訊號。 10. 簡單易學的操作介面。 11. 提供多功能自帶電表、訊號產生器、資料紀錄儀、頻率響應分析等。 高解析/長紀錄/波形更新加速驗證及除錯 高解析、長紀錄與波形更新率是新一代示波器加速工程師驗證與除錯的一大創新，使得示波器在測量小訊號時擺脫傳統示波器的馬賽克效應，並呈現最佳波形。例如量測儀器廠商OWON的XDS系列導入12/14位元硬體類比數位轉換器(ADC)，精度是市場上其他示波器的16/64倍，可以觀察到低至31.25μV/div的訊號(圖1)。 圖1　12/14位元ADC與Zoom功能 傳統數位示波器採用的是8位元的ADC，其垂直分辨率為1/28。高精度示波器採用硬體12/14位元高速ADC，其解析度為1/212，比8位元示波器高出16倍，能展現更完整還原訊號真實情況，展現更多波形細節(圖2)。用8位元示波器和12位元示波器測量相同的200mVpp訊號。正常採樣時看，兩者區別很小。但暫停放大觀察時，兩者的區別就十分明顯。因此12位元示波器比傳統8位元示波器能夠捕獲更多的波形細節就是關鍵。 圖2　8bit馬賽克效應vs 14bit 透過高解析示波器捕獲訊號的真實情況，可更清楚地觀察大電壓訊號範圍中的小電壓訊號。除此之外，12位元示波器還能夠檢測到更小的訊號波動情況(圖3)。 圖3　高解析度的12位元示波器可以捕捉更多訊號細節 示波器垂直解析度通常為8位元，但實際上真正有效被應用到的有效位元一般在3~4位元左右，所以傳統數位示波器通常會教育客戶要將波形調整至接近螢幕的大小，或者盡可能的接近螢幕的3/4左右，此時的垂直解析度能有效的被運用。但是當工程師同時使用2個或4個通道時，被迫必須將波形縮小以利觀察訊號與量測，但是此時量測誤差已經出現，因此OWON提供12/14位元垂直解析度的選擇，量測波形不隨著垂直刻度的變化縮小波形而造成量測值的誤差，這是技術創新與高性能的表現(表1)。 表1  12/14位元垂直解析度選擇 不同頻率交替觸發便於觀測 觸發是示波器的關鍵功能之一，能夠捕捉到特定的訊號事件進行詳細的分析，並提供了一個穩定的重複波形。其在20世紀40年代發明以來，示波器觸發經歷了連續的創新。OWON提供了+-1ppm的時基精準度並且在不同頻率的波形量測下有效穩定交替觸發，為工程師提供觀測訊號便利(圖4)。 圖4　不同頻率下依舊可以進行量測 波形記憶深度攸關高頻訊號擬真 數位示波器是透過ADC將電子訊號以取樣點與正弦(線性)內插的方式將波形建立起來(圖5)，並根據奈斯定理：取樣頻率為待測訊號頻率的兩倍為理論基礎。 圖5　數位示波器波形建立方式 當示波器長時間抓取訊號時，取樣率就會隨的時間變長而取樣率下降變低，當違反奈斯定理時稱之為失敗波形的還原或者稱之為贗頻。此時長時間紀錄就需要足夠的紀錄長度使得示波器能夠有能力抓取更高頻率的訊號而不失真。若以OWON XDS 40M取樣點在抓取100KHz的方波訊號，使用1MS/s的取樣率(10倍)(圖6)，可以抓取30秒鐘(圖7)。 圖6　100KHz方波/1G高取樣/40M紀錄設定 圖7　數位示波器紀錄30秒波形不失真頻率準確量測 新波形紀錄/克隆技術掌握突發狀況 創新波形紀錄與克隆技術，其技術核心為錄製波形與紀錄，在複雜與危險的環境下紀錄波形以利後製處裡，隨時掌握關鍵突發波形與紀錄(圖8)。可配置電表作為更長時間資料取樣記錄儀使用。克隆資料擷取技術(Waveform Clone Technology)，有別於傳統波形擷取儲存，高明的AD/DA技術(可內置訊號產生器)，使得示波器在進行擷取突發或偶發以及觸發訊號時更準確的在重現波形與分析波形與雜訊的分析的一大利器(圖9)。工程師在驗證除錯過程中多了一個創新的選擇，革命性的改變解決了對傳統數位示波器無法解析細節反應與重現波形的詬病。 圖8　波形克隆與輸出 圖9　波形錄制與回放 EMI預測試落葉歸根為關鍵 現代的量測中基於電磁干擾測試的普及，EMI的先行測試格外重要，OWON在EMI的PRE TEST也不缺席並推出頻譜分析儀，運用示波器測試EMI行之有年但是如何回歸基本，是應用時的關鍵(圖10)。 圖10　利用示波器量測EMI 示波器不能取代電磁干擾測試儀，特別是在執行符合性測試，但它可以是一個良好的EMI測試和快速除錯工具。 數位協定驗證除錯於多領域普及 示波器回歸基礎還是以訊號的完整性量測為優先考慮，選對頻寬並搭配適合的探棒是一個關鍵。對於接地是否乾淨，是否有寄生電容，電感效應所產生的共振頻率，串音與否以及雜訊的干擾等都是量測時必須考慮的重要環節。近年來示波器的發展已隨著嵌入式系統的突飛猛進在各個領域中，如晶片設計、通訊、電腦、手機、汽車電子皆須使用示波器執行大量的驗證與除錯，此時多通道的需求應運而生。如OWON示波器提供解碼選項，五種基礎解碼I2C/RS232/SPI/CAN/LIN等滿足客戶在低速控制訊號的設計驗證與多通道的需要。 示波器在現代通訊領域的應用，使用雙通道X-Ymode里賽斯圖形觀察相位變化已經被現在工程師所遺忘，以示波器XY模式觀察相位差對於絕大部分工程師來說更是陌生，而OWON便提供X-Y Mode為設計基礎，加入I/Q Data輸入設定介面，使得從事通訊基頻的工程師得以輕易的使用示波器觀測星座圖(圖11)，另一方面OWON投入新型任意波訊號產生器研發，推出頻率更高，內建數十種常用與特殊通訊與調製訊號波形，協助降低廠商產品驗證投資成本。 圖11　BPSK星座圖(使用OWON XDG作為訊號源) 頻率響應分析迎全新體認 為快速測量待測物在某一個頻率點的頻率特性，並快速解決電路元件測試而生。在示波器的基礎上配置訊號產生器來完成實現頻率響應分析的功能，使用示波器完成gain增益/phase相位量測變得相當容易(圖12)。 圖12　FRA頻率響應分析唯一階RC電路 本文希望透過新示波器面面觀傳達給讀者與示波器使用者對示波器的全新體認，並且在不丟失過去基本的量測理論上進一步強化新一代示波器所帶來的創新量測技術與革新。示波器的發展已經進入一個全新的領域，新的特性與多用途功能可以幫助工程師們節省時間，快速評估關鍵性的量測，達到更直觀的分析、簡單的操作以及豐富的配備。協助使用者輕鬆遊走在數位與射頻領域的驗證與除錯。 (本文作者為OWON資深工程師)

穿過隔離層移動訊號和電源對設計工程師而言是一項常見的挑戰。為了提高安全性和抗噪，或產生較大的電位元差時，可能需要在不同系統領域間進行隔離。如手機充電器透過內部隔離，可以在連接器短路時防止用戶觸電。而在工廠機器人等其他應用中，敏感控制電路單獨接地，並與產生較大直流電流、噪音和接地反彈的馬達進行隔離。 通訊和感應通常在隔離層中進行。具有控制器區域網路(CAN)或CAN靈活資料傳輸速率(FD)通訊協定的汽車應用，透過整合隔離和收發器元件的隔離式CAN收發器，可以將這些訊號和汽車的高壓側隔離。工業應用也可以使用CAN協定和RS-485協定進行遠距離序列通訊。與隔離CAN和CANFD訊號雷同，設計工程師可以使用專門為RS-485協定設計的隔離式收發器。保護繼電器使用隔離式電流和電壓感測器來感測電網中的電力輸送。牽引逆變器和馬達驅動器接收馬達控制器發出的脈衝寬度調變訊號，然後訊號經過隔離器向閘極驅動器發出開啟或關閉絕緣柵雙極電晶體的指令。 隔離偏置轉換器可透過從隔離層一側提供另一側偏置電源，實現隔離通訊和感應。電流和電壓感測器、數位隔離器和閘極驅動器通常需15W以下甚至低至幾十毫瓦的電源。圖1為上述每個應用的範例。 圖1　隔離式偏置應用 隔離式DC/DC偏置電源應用多 無論是具有外部電源開關的控制器、集結了多個電源開關和控制器的轉換器，或是整合控制器、電源開關和變壓器為一體的電源模組，都有許多可提供隔離式偏置電源的解決方案。因為偏置電源解決方案的種類廣泛，涉及的應用也五花八門，為了以最低成本符合各類規格，全面瞭解應用需求至關重要。設計人員至少應該瞭解偏置電源的輸入電壓範圍、輸出電壓和輸出功率需求。 有些應用需要多個偏置電壓，因此確定每個輸出的可接受調節範圍為關鍵。隔離等級、操作環境溫度範圍、電磁干擾(EMI)和電磁相容性(EMC)等系統要求會進一步影響設計決策。表1從較廣泛的角度展示隔離式偏置轉換器的四種規格範例。 接下來介紹隔離式偏置電源拓撲的一些範例。 返馳式架構靈活調節/隔離/輸出 返馳式轉換器是一種眾所皆知的拓撲架構，數十年來被廣泛應用。這種電源轉換器因擁有靈活性和低成本等特點，可用於多種應用。透過整合場效電晶體(FET)和一次側控制等增強功能，這種拓撲結構更受矚目。 相較順向、推挽和半橋型等降壓拓撲，返馳式拓撲僅需要一個初級開關、一個整流器和一個類似變壓器的耦合電感器，如圖2為轉換器的簡化電路圖。當初級開關打開時，輸入電壓會施加在初級線圈上，在變壓器的氣隙內儲存能量。在這種情況下，僅有輸出電容器能給輸出負載供電。初級開關關閉時，儲存在變壓器中的能量通過整流器輸送到次級側，為負載和輸出電容器供電。 圖2　返馳式轉換器 返馳式轉換器完全可作為偏置轉換器，原因為返馳式轉換器能在一個轉換階段內實現調節和隔離，也可靈活用於多個輸出。因此讀者可選擇輸出繞組的數量，隨後在變壓器上纏繞線圈，借此支援自身選擇的配置。輸出繞組上的電壓是工作週期和初級到次級繞組匝數比的函數；同時為滿足系統隔離需求，也可以將每個輸出端作為不同的接地基準點。此外，返馳式轉換器的其他優勢，包括相對較低的成本和寬輸入輸出工作電壓範圍。 為實現最佳性能，正確設計返馳式變壓器非常重要。變壓器應有良好的耦合力且漏電感低，以實現最高效率和最佳調節，尤其是在多輸出的情況下。然而還必須限制初級和次級側間的寄生電感，以防止產生過多的電磁干擾(EMI)。 隔離式偏置電源拓撲實現穩定控制 如德州儀器(TI)用於搭建隔離式偏置電源的專用拓撲—Fly-Buck轉換器，其工作輸入電壓可高達100V。與返馳式轉換器相同，金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)通常整合在積體電路(IC)內，可輕鬆實現初級側控制。圖3所示為Fly-Buck轉換器。該拓撲採用同步降壓轉換器和耦合電感器來產生一個或多個隔離式輸出；當高側開關打開時，初級側則作為降壓轉換器運作，次級繞組電流為零；而當高側開關關閉且低側開關打開時，初級側則利用其儲存的能量對次級側供電。 圖3　Fly-Buck轉換器 推挽式變壓驅動器彈性又降噪 推挽式變壓驅動器是適用於低噪聲、小型隔離式電源的常用解決方案，由具有嚴格電壓調節功能的輸入軌供電，以開環模式運作，固定工作週期50%。整合MOSFET到積體電路中，可實現緊湊的電磁解決方案。 圖4所示為推挽式拓撲。推挽式拓撲是順向雙端拓撲，有兩個MOSFET作為接地基準，因此毋須外部自舉電路。與單端順向拓撲轉換器類似，FET的電壓應力是輸入電壓的兩倍。兩個MOSFET每隔半個週期切換一次，工作週期為50%，驅動變壓器裡中心抽頭的繞組。 圖4　推挽式變壓驅動器 同步降壓轉換器非常普遍，因而使得Fly-Buck轉換器拓撲備受青睞。由於回饋迴路可以在初級輸出電壓處閉合，該轉換器不需要額外的輔助繞組或光絕緣器來進行控制。同時，因耦合電感器的結構靈活，匝數比、額定絕緣等級、次級繞組數和PWM工作週期都可控制，因此適用於多種應用。 與返馳式轉換器相同，耦合電感器也必須合理設計，尤其注意要在限制初級到次級的寄生電容時控制漏電感。對於需要100V以上輸入的應用，可以使用具有外部MOSFET的Fly-Buck轉換器。 推挽式變壓驅動器是一種普遍的隔離式偏置電源解決方案，原因是其具有靈活性，能支援多路輸出；其開環配置省去回饋迴路，進而簡化設計。該變壓器具有較低的初級和次級電容，相較返馳式和Fly-Buck轉換器能降低共模噪音。此外，推挽式拓撲能更有效利用變壓器鐵芯的磁化電流，以實現比返馳式和Fly-Buck轉換器更小的磁解決方案。 即使變壓驅動器具有許多優點，但也應注意權衡利弊。不同於返馳式和Fly-Buck轉換器，變壓驅動器不支援寬輸入電壓範圍，需要嚴格調節輸入電壓；且由於沒有閉合迴路，不容易滿足輸出電壓反饋調節需求，可能需要低壓差線性穩壓器(LDO)。 電源模組常搭配隔離式偏置轉換器 電壓模組具有數十年的發展歷史。這類解決方案非常普遍，與離散式電源相比可顯著提高整合度。電源模組種類繁多，可提供輸入電壓、輸出電壓、輸出功率、輸出數量、隔離等級和調節等選項。 一般電源模組內部運作的原理，其拓撲包括變壓驅動器，與離散式拓撲雷同；某些元件可能整合成一個輸出LDO作為調節。 電源模組為大部分的隔離式偏置轉換器應用提供多種選項，因為毋須規定、設計或選擇變壓器，可以大幅簡化設計過程，只需加入輸入和輸出去耦電容就可以開始設計。同樣地，也提供同步、輸出電壓選擇、賦能和錯誤訊號等其他選項。 在使用專門配置輸出數量和變壓器匝數比的模組時，可能會降低靈活性。與額定環境溫度為125℃的模組相比，55℃和85℃選項的模組更受青睞；同樣地，採用完全增強式隔離的模組數量也不及採用功能型或基本隔離的模組。 未來偏置解決方案趨向整合 變壓器設計的創新和更高頻率的拓撲可使IC設計者將變壓器和矽整合到一個IC中，而終端用戶不需再設計變壓器或降低系統性能，便能獲得小型輕量級的隔離式DC/DC偏置電源。圖5所示為德州儀器偏置電源UCC12050的原理圖，儘管看起來與具有整合功率級和整流器的電源模組類似，但研究其運作後發現，其開關頻率比電源模組高很多。 圖5　UCC12050隔離式DC/DC偏置電源 相較開關頻率較低的其他電源，該電源的高度和重量都顯著降低；若使用內部拓撲控制方案，毋需LDO或外部回饋元件即可實現閉合迴路運作，因此可為各種隔離式DC/DC偏置電源應用帶來許多優勢。其設計使用EMI最佳化變壓器，初級側至次級側之間的電容僅為3.5pF，採用雜訊控制方案。毋需鐵氧體磁珠或LDO，雙層PCB解決方案本身即符合CISPR32B類標準。該裝置性能強勁，增強型隔離額定值為5kVrms，額定工作電壓為1.2kVrms，可在125℃環境溫度下運作。該裝置系列還包括UCC12040，其基本隔離額定值為3kVrms，額定工作電壓為800Vrms。 表2則對上述各種拓撲進行比較，可藉此看出，具有外部變壓器的拓撲能帶來較大的靈活性，而電源模組和UCC12050簡便易用。 現今已有許多隔離式電源可以選擇，但仍須瞭解輸出數量、調節需求、輸出功率、隔離等級、工作溫度和輸入電壓範圍等系統級規格。 (本文作者為德州儀器業務主管)

美商柏恩(Bourns)日前推出11款低阻抗、高飽和電流特性之屏蔽式功率電感器系列產品。Bourns SRP0xxx系列外型薄(小於2mm)，金屬合金粉芯和扁線結構可帶來包含低銅損、DC電阻抗和鐵芯聲頻噪聲，以及高飽和電流等廣泛優勢。這種屏蔽式結構亦產生低度的磁輻射，提供良好的EMI性能和出色的溫度穩定性。 此外，在導線和端子之間使用外部激光焊接，消除了高壓成型法對焊點造成的潛在機械應力，以實現更高的可靠性。另外所使用的α繞組結構可在特定的尺寸下實現更大的電感範圍，同時在所有新系列產品的所有感值都能維持較低的厚度。 Bourns所設計的11款新系列相當符合當今如智慧型手機、平板終端、筆記型電腦、硬磁碟驅動機、固態硬碟，伺服器，穩壓器和Compact款電源模組等，各種消費電子應用中對高電流密度的要求。這些高電流密度在應用上通常會因熱量增加使其在較高的溫度下運作，造成更高的損耗。Bourns最新型電感器藉由提供較低的DC電阻，在運作時能消耗較少的功率，特別是在較高的電流和開關頻率下，這有助於使DC/DC轉換器或電源實現更高的電源效率並符合應用規格。

意法半導體(ST)日前推出一款新D類音訊放大器晶片。新產品FDA901的半導體設計融合了日本主要汽車音訊設備和資訊通訊設備製造商阿爾卑斯阿爾派株式會社(Alps Alpine)的音訊設計專業知識，透過整合高效能D類放大器與意法半導體高音質的AB類放大器，促進多功能高保真汽車音響系統的研發。 阿爾卑斯阿爾派聲音設計部的聲音測量師Yuukihiro Kobori表示，阿爾派多年來與ST緊密合作，交流許多聲學相關的知識。很高興ST的音訊放大器IC能夠與該公司的汽車音訊技術和業務共同成長，而雙方合作設計的D類音訊放大器IC可提升整個汽車音響產業的音質水準，同時推動Alps Alpine研發高水準之汽車音響的目標。 FDA901的特點是殘留雜訊低、失真小，其採用反饋技術，頻率回應平直，而且EMI干擾低，可最大限度降低音訊訊號丟失率，使音訊輸出非常純淨。FDA901是一款兼具卓越音質與高保真創新功能的D類音訊放大器IC，其擁有一系列自我診斷、揚聲器電流及阻抗即時測量、揚聲器缺陷修正等先進功能，其中，揚聲器的電流和阻抗是下一代汽車音響市場診斷設備功能需要考量的重要參數。