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Wide Input Voltage Range Micro Power 150mA LDO Diodes AP7381 image

LDO 為嵌入式電子裝置提供參考指南

作者:資深技術行銷與計畫經理 朱文龍 我們每個人偶爾都需要發洩一下,但通常我們知道何時該適可而止;我們可以自我管理自己的行為,因為我們是負責任的成年人。另一方面,談論到孩子的行為時,他們通常可以有一、兩次犯錯的機會,因為這也是學習過程的一部分,這也許是一些成年人討厭自己身為大人的原因。 儘管嵌入式電子裝置有許多充滿巧思的設計,我們並不能說它們真的「學會」了如何自我調節自己的行為。我們的電路就像自己的孩子,它們在做某些事情時可能真的很聰明,然而在其他方面則仍然需要一些幫助。 那些會考驗我們自我調節自我行為能力的,通常是我們無法控制的因素,對電子電路而言也是如此。意想不到的東西才會造成問題,當我們談論到電源時,這一點也許再明顯不過了。 對於敏感的類比和數位電子裝置而言,電源的擾動可能會引起主要問題。之後,積體電路是在抽象層運作,它以相對於電源供應器的電壓位準代表「真實世界」的參數。如果電源供應器的動作開始不正確,而我們又沒有任何辦法可以調節它的話,整個系統的完整性就會出現問題。 減輕電源擾動的影響 儘管一個五歲的孩子在玩具店裡崩潰可能讓人非常尷尬,但通常不會造成任何長期持續性的損害。然而,當一部電子裝置突然決定它不想再控制那台大機器時,恐怕就不能這麼說了。在一個連網世界中,即使看起來似乎無關緊要的事情 (例如遺失了幾位元組的資料),也有可能產生嚴重的後果。 那麼我們該怎樣保護自己的「孩子」不受未知事物所影響?這個問題讓父母和工程師在夜裡無法入眠。在宏觀層次,我們將可靠的電源供應視為理所當然,家庭和辦公室很少遭遇停電之苦,但如果真的發生了,我們有備援系統 (例如不斷電系統) 可以讓生活照常運行,至少短時間內是如此。 在微觀層次也是如此,只是其形式變成維持電容器和電池備用電源。但這些並不一定總是能保護敏感電路遭遇電源位準的突發、頻繁或持續的變化,這才是真正嚴重的問題。在這裡調節就必須介入了。 標準做法會在電源轉換階段實施調節,當中間匯流排和負載點等概念獲得接受後,在比較靠近使用點的地方實施調節,已經變得愈來愈常見和必要。即使如此,一些小型系統仍可倚賴繞行整個 PCB 電路板,將電源供應給許多裝置的單一調節電源線。當電晶體密度和 IC 容量增加時,會需要更多電力,通常是在活動爆發期 (很像五歲孩子需要更多關注,卻根本無暇顧及)。這些活動爆發期會對電源線產生嚴重的影響,造成壓降和瞬態,使得從同一條電源線供電的所有裝置操作全部中斷。 LDO 協助我們一同表現出色 真正的問題在於連接到電源匯流排的每一部裝置都有自己的需求,而且它們很少相互協調。例如,如果某個裝置知道自己即將進入一段活動高峰期,有 100 毫秒的時間需要增加 10% 的電力,它可以要求與電源相連的其他裝置進入低功率模式,或通知電源調節器增加可用的總功率。目前有一些研發朝這個方向在進行,然而對於大部分的零件而言,這種情況仍然是不可行的,因此開發人員改為求助於低壓差穩壓器 (或 LDO) 來提供解決方案。 LDO 針對可能遭遇擾動的電源線提供局部調節。LDO 通常只服務一個或少數幾個元件,將穩定的恆定電壓或電流提供給可變負載。負載的變化並不會造成電源電壓下降,因為 LDO 的輸入電壓和輸出電壓之間有足夠的空間,可以維持穩壓。LDO 通常是線性的,並完全整合於小型封裝內,這表示它們可以放在負載附近,並可大量使用,即使在小型 PCB 板上亦然。類似 AP7381 的裝置,其設計目的是為 USB 連接埠提供恆定電壓,例如當裝置開啟電源時,負載可能會接上及移除數次。在這種情況下,良好的電源電壓抑制比 (PSRR)…

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如何避免在开发 LED 电源解决方案时选择困难

作者:LED 资深营销经理阮立飞 您是否会害怕和某些人一起吃晚餐,因为您恰巧知道当他们看着菜单时,实际上完全无法决定要点什么菜?尽管这可能让人很恼火,但请不要责备他们,因为他们可能正遭受心理学家 Barry Schwarz 所谓的「选择的吊诡」所苦。当我们面前有太多选择时,我们会不知所措,并开始怀疑自己的决定,也就是说,如果我们至少能选择一个的话。 菜单工程师 (是的,他们确实存在) 承认确实如此,实际上他们的改善之道是让菜单上的品项数降到极低,同时巧妙地诱导您选择高档次的选项。有一些商业诀窍会让我们这么做,例如使用负空间、将物品摆放在某个位置、将昂贵的商品与定价相对合理的商品并列,以及添加让人垂涎三尺的照片 (您喜欢的汉堡,在美好的一天)。 一些研究显示:如果您将两件相当的商品放在架子上,大部分的人会选择便宜的,然而如果您提供三件商品,他们会选择中等价位的选项。消费模式心理学是一口很深的井,有许多东西可以汲取,所含括的内容远远不止定价;它包罗万象,包括架子的高度、人工照明的亮度、环境温度和背景音乐等等。事实上,为了达成交易,可以利用所有感官;或许这正是在线购物愈来愈吸引人的原因。在潜意识中,显然我们知道在在线购物时不会受到这么多营销手法的干扰,然而这股潮流正无情地改变中。 那么面对难以抉择的情况时会如何妨碍我们开发电源解决方案呢? 简而言之,有许多选项可供选择,对于任何不完全熟悉所有拓扑形态的工程师而言,这种提议可能令人生畏。对于任何需要电源转换与调节的特定应用,拓扑形态的选择都占有一席之地。虽然午餐要吃什么的决定可能会受变幻莫测的时尚所影响,选择正确的电源解决方案更有可能受限于法规,因为在目前几乎所有国家的环境政策中,电力的永续使用都是主要考虑。 LED 照明这项现代技术,为了符合世界各地的政府设定的目标,已经有了很长远的进展。虽然 LED 照明与传统形式的照明差别极大,但它们的电源需求相当明确。事实上,它们需要恒定的电流,所需的功率等级通常远低于现有的照明设备,这就是能达成高能量效率的原因。然而,如果电源转换解决方案没有优化,这些效率增益可能会损失,这就是让设计工程师感到忧虑的地方。要多少电力才足够? 如果希望比白炽灯泡 (这并不困难) 更有效率,使用任何类型的转换和调节方式真的可行吗? 答案当然是「否」。照明通常受到严格管理,当我们谈论制定 LED 照明设备的规格时,政府并没有天马行空,不切实际。有许许多多的标准、规格和指引文件讨论 LED 照明的效率、维护和使用寿命。任何设计灯具的人,都需要将正确的讯息量提供给打算使用该灯具的合约厂商,让他们也能符合规章和建筑法规。选择正确的电源解决方案是必要的。 有两个指标在整体效率中扮演重要角色,就是 THD (总谐波失真) 和 PFC (功率因子校正),在这个领域中,正确的控制器可以提供可观的优势。以 AL1788 AC/DC 控制器为例,它使用外部 MOSFET,并使用一次侧调节 (PSR),可支持准谐振模式下的波谷切换。它能提供的 PFC 超过 0.…

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LDO 為忙亂的世界帶來穩定

作者:WenLong Zhu - SLL 事業部 這個世界有時或許看似非常忙亂,但穩定性對於敏感的電子裝置而言極為重要。想像一隻鴨子正在穿越池塘,牠在水面以上的部分看似平靜,但水面下的腳則有節奏地使勁划水。鴨子越用力地划水,就越快耗盡力氣而需要停下來。電子電路也是如此,當穩壓器為了維持穩定的電壓而更努力地運作時,將耗用更多電力。因此,關鍵在於使用能全程充分利用可用電力的穩壓器。 有越來越多的裝置利用電池電力運作,物聯網中就有許多這類裝置。雖然這看似將減少對於穩壓器的需求,但實際上並非如此,因為電池是不穩定的裝置。電池通常宣稱供應 1. 5V,但實際上會供應 1. 8V 一段時間,然後快速降低至大約 1.

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創新的深溝製程讓功率轉換的效率提升

作者:二極體事業部總監 Timothy Chen 博士,Diodes Incorporated 電源與效率逐漸成為高電壓產品應用的代名詞。電源管理電路是由轉換階段的效率以及耗損能源的成本來衡量,因為損耗經常以熱能的形式出現,必須花費額外的成本來散熱。 幾乎所有應用都需要進行某種形式的電源管理或轉換,無論是交流轉直流、直流對直流,或在某些情況下是直流轉交流 (例如太陽能發電場)。在每個階段都有可能出現低能源效率的狀況,而電壓越高,損耗也越高。在許多情況下,降壓的電壓差可能會非常大,需要好幾個級數,每一級都會產生能源效率的損耗。 為了解決電源管理中的效率問題,半導體產業已聚焦於極低的電晶體層級。針對功率電晶體雙極採用 FET 技術之後,下一步就是發展出能提供更多優勢的製程。其發展成果就是溝槽 (Trench) 技術,後來在功率半導體中廣泛採用,取代了平面技術。相對於平面電晶體的「平坦」形式,溝槽技術採用「三維」的立體方式來製造電晶體。在邏輯等低電壓產品應用中,平面技術仍佔有主導地位,但如果是電源裝置應用,溝槽技術的效能在切換參數和電流處理方面優於前者。這主要是因為溝槽技術具備較低的導通電阻;這項功能在功率切換方面擁有許多優點。 除了開關電晶體之外,許多管理或轉換高電壓的應用也需要功率二極體。事實上,二極體能用來當作阻隔、反向保護和整流器裝置,因此成為所有離散半導體中很多功能的一種。在功率應用中所需二極體的範圍可能會很廣泛,因此,重點在於選用的產品要盡可能提供極高的工作效率。 新興應用領域的一個例子就是固態照明。由於本身效率佳,有越來越多 LEDs 燈用於取代鹵素或白熾燈泡,但 LED 燈實質上屬於二極體,因此只能以一個方向導電。當然,傳統燈具電路是透過交流電流運作,因此若要使用 LED 燈,就必須將供電源整流為半波。顯而易見的解決方案,就是使用整流二極體來改變負半週期的極性,不過,為了不犧牲使用 LED 燈的優點,必須使用能提供極佳效率的二極體。 Diodes 的 超級勢壘整流器 (Super Barrier Rectifier) 系列採用該公司專有的深溝 (Deep Trench) 製程,並發展成為能提供極低的低順向壓降 (僅 0.…

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forced perspective photography of cars running on road below 799443

車內的連線能力正在提升駕駛體驗

作者:ASIC 連接 (Connect ASIC) 產品行銷經理 Jen Lee,Diodes Incorporated 從駕駛人的角度來看,長久以來,操作車輛所需的知識沒什麼改變,但整體的駕駛體驗卻產生了極大的變化。這清楚顯示了人們如何看待自己的車子;車輛不只是一種交通工具,而已經成為生活中不可或缺的一部分。 在 20 世紀末期,車子被人們當作家中的另一個房間,也就是在兩地間移動時可以放鬆的地方。到了 21 世紀,這種形象再次改變了;人們看待車子的角度,從舒適的「空房間」逐漸轉為互動式平台。 過去十年左右,我們看到了資訊與娛樂的結合創造出資訊娛樂,帶來先進駕駛輔助系統 (ADAS) 的興起及自駕車的未來展望。為了推動並促進這項發展,汽車製造商正在孕育連網車的概念。這不只能讓現有系統以更有效率的方式共同運作,也能夠連線至更大的網路,建立整個由車輛組成的基礎架構或適用於車輛的基礎架構。汽車現在常被稱為「新網際網路」,不只是因為所包含的資料量,也因為在使用各種廣泛的通訊協定來統籌多個連線時,所牽涉到的複雜度越來越高。 在短時間內,可預見車內連網系統產生的所有資料將即時串流到雲端,而資料量也不斷在增加。這項趨勢將同時開創車內與車外的新商機。 支援連網車所需的技術,將取決於散佈在車子周圍、更加強大的處理器,搭配多個高速介面。要在安全可靠的網路中相互連結,將需要包含 HD 攝影機的智慧感應器、安全系統、舒適度控制與診斷裝置。這項重大挑戰將會需要更廣泛的通訊解決方案,其中有些方案是專為車用環境開發的,例如:CAN、LIN、MOST 與 Flexray。其他包括乙太網路和 PCI Express 等的通訊方案也正遷移到汽車產業中;這些方案在連網車中都佔有一席之地。 在所有正在使用的通訊協定中,PCI Express® (PCIe®) 是具發展潛力的一種,這項技術有高頻寬和穩健的拓樸,能滿足連網車這種高頻寬的新型系統。不過,當越來越多的電子控制模組 (ECM) 加入 PCIe 介面時,這也會對主機能處理的 PCIe 介面數量帶來壓力…

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person inserting usb cable on usb port 3531858

在隨插即用的世界中提供連接埠的防護功能

作者:電源介面與音訊事業部總監 John Fang,Diodes Incorporated   我們生活在一個隨插即用的世界裡,似乎可以隨意連接電子裝置或中斷連接,無需擔心兩種裝置連接時是否會發生問題。當然,這是一個透過各種標準推動的世界;就是這些標準讓製造商做出的產品能在連接時共同運作。但這也是一個可能遭到濫用或無意間誤用的世界。 成功的一套標準,或許就是通用序列匯流排 (USB) 了。一開始是連接 PC 與周邊裝置的便利解決方案,現在已經發展成為能支援種類極為廣泛的產品,其中許多產品是透過 USB 連接埠來供電,而且經常無需使用 USB 匯流排的通訊功能。 當 PC 等電氣裝置同時做為周邊裝置的電源時,就會產生設計上的額外考量。設計人員需要思考的是,如何以安全可靠的方式為裝置本身及周邊裝置供電。由於現今 USB 連接埠十分普及,因此,在設計產品時利用各連接埠提供的 5V (可高至 5A) 電力已成為普遍做法。做為「熱插拔」技術,在連接裝置和中斷連接裝置之前,不需先行隔離 USB 連接埠的電源,這種便利性也助長了 USB 連接埠的流行。 雖然裝置都會有應符合的標準,但對於設計不良的產品來說,就算符合標準也無法提供適當的保護。只要具備正確接頭,任何裝置都能插入 USB 連接埠,而供電裝置可能因選擇了不良設計而受到影響。 USB 標準之所以簡單,部分原因在於,供電之前裝置間無需先交換資訊;也就是這項功能,讓燈光或風扇等裝置能透過 USB 連接埠運作。會這樣的原因非常簡單;如果在供電之前要先進行交握,周邊裝置中就必須備有另一個電源,才能支援裝置彼此進行通訊。這個需求的確有可能透過 NFC…

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讓燈光以適當亮度保持開啟

By Allan Lin – LED Lighting Business Unit Director

The benefits of Solid-State Lighting (SSL) drive the continued replacement of more traditional incandescent and fluorescent lighting, and the reasons are clear. SSLs offer significant power savings and longer lifetimes; they can easily be four times more power efficient in terms of light output and last up to five times longer than incandescent lighting.

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霍爾效應開關為全自動駕駛車輛提供道路行駛時的重要反饋資訊

作者:感應器與電源管理事業部總監 Khagendra Thapa,Diodes Incorporated 雖然我們還有很長的路要走,但如今,汽車產業很快就能開始量產自駕車了。許多試驗正在全球各地進行,展現不同程度的自主性,似乎可以肯定的是,在不到一個世代的時間內,自駕車就能提供給消費者使用。 這表示,自駕車帶來的效益之一,就是幾乎確保老化人口能擁有行動力,讓這群不斷增長的社會成員能維持更長久的獨立自主。也許更重要的是,自駕車能減少道路交通意外,進一步提升用路安全。當然,這項技術也會讓道路行駛在各方面變得更有效率;因為車輛將能夠彼此進行溝通與協調,進而減少堵塞,將排放量減到極小,並且有助於防範污染。 自駕技術顯然不會取代駕駛,人們開車的樂趣也不會阻止自駕車的發展,至少在不久的將來情況仍是如此。但是,這的確代表著駕駛人與車輛之間將出現新的關係;在其中,駕駛人不再需要執行所有動作,可以將某些功能交由車輛來完成。先進駕駛輔助系統 (ADAS) 的興起就讓我們看見這種分工,例如自動頭燈和啟動擋風玻璃雨刷、車道偏離與盲點警示,以及自適應巡航控制系統。 就如同先前的安全帶和安全氣囊,有許多一開始為選購項目的 ADAS 功能,在新推出的車款中成為必要配備,例如倒車攝影機。隨著越來越多車用系統變成半自動或全自動,這項趨勢將會持續發展。而這也不僅限於安全系統;每一代的新車款都展現比先前更高的舒適度和便利性。座椅和後照鏡將配合駕駛進行調整,車用資訊娛樂系統也一樣。隨著汽車的動力傳動系統日趨自動化,配合駕駛需求來調整車輛的懸吊系統、加速與轉向靈敏度,這種可能性也越來越高。 這種自動化技術的關鍵在於,透過運用不同類型的感應器,以非侵入式的可靠方式,與車輛許多功能進行互動的能力。在邁向全自動駕駛車輛的道路上,製造商現在正在尋找方法,來針對座艙和引擎室內的更多功能,進行偵測和自動化。引領這項發展的其中一種感應器技術是霍爾效應開關,這項開關可針對任何移動的零件提供非接觸式感應功能,進而偵測並測量橫向及旋轉位置。 尺寸在汽車產業非常重要,因此在每一種可能的系統中加入感應器時,該項解決方案必須小而穩固。符合汽車標準的認證是先決條件,但效能也至關重要。Diodes 新系列高電壓單極霍爾效應開關 IC AH336xQ 與AH339xQ,符合 AEC-Q100 的 0 級標準認證,並提供 3 個接腳 SC59、SOT23 與 SIP-3 封裝選項。 這兩款系列產品所提供的裝置,皆涵蓋具備領先市場靈敏度的廣泛工作點和釋放點 (10 種不同選項涵蓋從 30G 到 275G 的範圍),代表這兩種產品幾乎可以裝設於車輛中的任何位置,提供近接距離或位置的偵測功能。這些產品皆可在 -40 至…

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