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如何让无线互联连网物联网装置的功率系统降低待机功耗并提高整合度

作者：Diodes 公司 LED 照明事业部经理 Allan Lin   全世界的家庭和工厂都在拥抱智能技术，通讯与控制系统的连网程度藉由各种无线技术而不断提升，要将便利性与效率带入每个人的生活中。进入物联网 (IoT) 的世界后，我们随时随地都能存取致动器和传感器，用更细腻的角度去检视设备状态，进而将数据传送到云端进行分析，在系统故障之前预先进行维修。例如，我们可以透过 Wi-Fi、Zigbee 或蓝牙低功耗，实时遥控 LED 灯泡，以及选择适合环境的光线色温。 所有这些智能连网装置都需要低待机功耗，这对功率系统设计人员来说是一大挑战。功率转换需在所有负载下维持高效率，包括无线收发器在收发数据封包，或致动器启动时。但是，这些动作其实不常发生，智能系统多数时间都在闲置及等待接收指令，这种「闲置负载」的待机状况对功率转换不佳的系统来说尤其浪费能源。 极大的挑战，便是开发针对各种负载范围将效率优化，拥有恒定稳定输出电压的功率转换器。但由于输出电压会随消耗电流改变，因此这可说是一项相当复杂的设计工作。   法规挑战 对这类系统的开发人员来说，还有除了功率子系统效能以外的更多挑战。全世界有许多不同的法规环境，各个不同国家/地区为了满足其待机功耗、瞬态要求和其他法规，都需要略为不同的功率系统版本。 对智能连网功率系统的开发人员来说，这项设计挑战极为复杂，另外对成本敏感的应用也同样艰难。一个能满足所有要求的设计，其成本可能相当高昂，而且能源效率也可能比针对特定国家/地区优化的装置更低。但若是针对不同地区设计个别的产品与拓扑，要管理所有不同的版本又会产生额外的成本。   高整合度 想要解决这些挑战，我们需要提高智能连网装置功率系统内芯片的整合度。透过在同一封装内整合高电压 MOSFET 开关与功率控制器，不只能满足全球所有的法规要求，还能提供功率效率，并降低待机功耗，花很少的钱就能满足设计人员所需。 例如，AL17050 降压转换器可应用于 85V AC 至 265V AC 的 AC 输入电压范围，无论身处任何地区，皆能安心使用此产品。它可产生 3.…

如何避免在开发 LED 电源解决方案时选择困难

By LiFei Ruan, LED Senior Marketing Manager

Do you dread going to dinner with that certain someone because you just know they are practically incapable of making a decision when looking at a menu? While this can be vexing, try not to blame them because they could be suffering from something psychologist Barry Schwarz has termed the Paradox of Choice.

创新的深沟制程让功率转换的效率提升

作者：二极管事业部总监 Timothy Chen 博士，Diodes Incorporated   电源与效率逐渐成为高电压产品应用的代名词。电源管理电路是由转换阶段的效率以及耗损能源的成本来衡量，因为损耗经常以热能的形式出现，必须花费额外的成本来散热。 几乎所有应用都需要进行某种形式的电源管理或转换，无论是交流转直流、直流对直流，或在某些情况下是直流转交流 (例如太阳能发电场)。在每个阶段都有可能出现低能源效率的状况，而电压越高，损耗也越高。在许多情况下，降压的电压差可能会非常大，需要好几个级数，每一级都会产生能源效率的损耗。 为了解决电源管理中的效率问题，半导体产业已聚焦于极低的晶体管层级。针对功率晶体管双极采用 FET 技术之后，下一步就是发展出能提供更多优势的制程。其发展成果就是沟槽 (Trench) 技术，后来在功率半导体中广泛采用，取代了平面技术。相对于平面晶体管的「平坦」形式，沟槽技术采用「三维」的立体方式来制造晶体管。在逻辑等低电压产品应用中，平面技术仍占有主导地位，但如果是电源装置应用，沟槽技术的效能在切换参数和电流处理方面优于前者。这主要是因为沟槽技术具备较低的导通电阻；这项功能在功率切换方面拥有许多优点。 除了开关晶体管之外，许多管理或转换高电压的应用也需要功率二极管。事实上，二极管能用来当作阻隔、反向保护和整流器装置，因此成为所有离散半导体中很多功能的一种。在功率应用中所需二极管的范围可能会很广泛，因此，重点在于选用的产品要尽可能提供极高的工作效率。 新兴应用领域的一个例子就是固态照明。由于本身效率佳，有越来越多LEDs 灯用于取代卤素或白炽灯泡，但 LED 灯实质上属于二极管，因此只能以一个方向导电。当然，传统灯具电路是透过交流电流运作，因此若要使用 LED 灯，就必须将供电源整流为半波。显而易见的解决方案，就是使用整流二极管来改变负半周期的极性，不过，为了不牺牲使用 LED 灯的优点，必须使用能提供极佳效率的二极管。 Diodes 的 超级势垒整流器 (Super Barrier Rectifier) 系列采用该公司专有的深沟 (Deep Trench) 制程，并发展成为能提供极低的低顺向压降 (仅 0.…

在即插即用的世界中提供端口的防护功能

作者：电源接口与音频事业部总监 John Fang，Diodes Incorporated   我们生活在一个即插即用的世界里，似乎可以随意连接电子装置或中断连接，无需担心两种装置连接时是否会发生问题。当然，这是一个透过各种标准推动的世界；就是这些标准让制造商做出的产品能在连接时共同运作。但这也是一个可能遭到滥用或无意间误用的世界。 成功的一套标准，或许就是通用串行总线 (USB) 了。一开始是连接 PC 与周边装置的便利解决方案，现在已经发展成为能支持种类极为广泛的产品，其中许多产品是透过 USB 端口来供电，而且经常无需使用 USB 总线的通讯功能。 当 PC 等电气装置同时做为周边装置的电源时，就会产生设计上的额外考虑。设计人员需要思考的是，如何以安全可靠的方式为装置本身及周边装置供电。由于现今 USB 端口十分普及，因此，在设计产品时利用各端口提供的 5V (可高至 5A) 电力已成为普遍做法。作为「热插入」技术，在连接装置和中断连接装置之前，不需先行隔离 USB 端口的电源，这种便利性也助长了 USB 端口的流行。 虽然装置都会有应符合的标准，但对于设计不良的产品来说，就算符合标准也无法提供适当的保护。只要具备正确接头，任何装置都能插入 USB 端口，而供电装置可能因选择了不良设计而受到影响。 USB 标准之所以简单，部分原因在于，供电之前装置间无需先交换信息；也就是这项功能，让灯光或风扇等装置能透过 USB 端口运作。会这样的原因非常简单；如果在供电之前要先进行交握，周边装置中就必须备有另一个电源，才能支持装置彼此进行通讯。这个需求的确有可能透过 NFC…