低壓和便攜式應(yīng)用需要軌到軌 I/O 運(yùn)算放大器來獲得動(dòng)態(tài)范圍和最大輸出信號(hào)擺幅。這些運(yùn)算放大器接受兩個(gè)電源軌 200 mV 范圍內(nèi)的輸入電壓，其輸出電壓擺幅在電源軌 50 mV 范圍內(nèi)。軌到軌 I/O 運(yùn)算放大器會(huì)引入獨(dú)特的錯(cuò)誤，了解這些錯(cuò)誤有助于最大限度地減少它們并優(yōu)化性能。
半導(dǎo)體數(shù)據(jù)表在過去幾年中發(fā)生了很大變化，包括從 10 頁(yè)增長(zhǎng)到 100 頁(yè)。問題是數(shù)據(jù)表包含幾乎太多的數(shù)據(jù)，忙碌的工程師沒有足夠的時(shí)間來關(guān)注所有這些信息。這種情況要求設(shè)計(jì)工程師快速評(píng)估數(shù)據(jù)表信息，以下策略可以幫助工程師在最短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到要點(diǎn)。
仔細(xì)研究文檔表 1和表2 中的電氣特性，因?yàn)樵O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)來自它們。表格注釋指定了測(cè)試溫度和電源電壓。它們包括注釋，“除非另有說明”，以確保個(gè)別測(cè)試條件取代一般注釋。測(cè)試溫度通常是 IC 周圍自由空氣的溫度，通常為 25°C，但功率 IC 通常將測(cè)試溫度指定為外殼溫度。
參數(shù)曲線是確定一個(gè)參數(shù)如何與另一個(gè)參數(shù)、溫度、頻率或電源變化相互作用的有價(jià)值的工具。顯示了 TLV278X 運(yùn)算放大器的 CMRR 與頻率曲線。
多年來，用戶要求更可靠的電子設(shè)備。與此同時(shí)，電子設(shè)備變得越來越復(fù)雜。這兩個(gè)因素的結(jié)合強(qiáng)調(diào)了確保長(zhǎng)期無故障運(yùn)行的必要性。故障分析可以提供對(duì)故障機(jī)制和原因的寶貴見解，進(jìn)而改進(jìn)組件和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，從而有助于提高電子系統(tǒng)的可靠性。
半導(dǎo)體設(shè)備應(yīng)在設(shè)備制造商規(guī)定的電壓、電流和功率限制范圍內(nèi)運(yùn)行。這些限制適用于設(shè)備的電源和 I/O 連接。當(dāng)設(shè)備在此“安全工作區(qū)”(SOA) 之外運(yùn)行時(shí)，電氣過應(yīng)力 (EOS) 會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部電壓擊穿，進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)部損壞，從而毀壞設(shè)備。如果 EOS 產(chǎn)生更高的電流，則設(shè)備也會(huì)過熱，從而導(dǎo)致故障原因增加熱過應(yīng)力。增加的熱應(yīng)力導(dǎo)致二次模式故障，之所以命名是因?yàn)闊釕?yīng)力來自主 EOS。
制造商為需要差分驅(qū)動(dòng)電壓的設(shè)計(jì)制造全差分放大器。示例應(yīng)用包括高速 ADC 輸入、高速模擬信號(hào)傳輸、高頻噪聲抑制和低失真應(yīng)用。大多數(shù)全差分放大器應(yīng)用都是高頻應(yīng)用;全差分放大器的增益帶寬在數(shù)千兆赫茲范圍內(nèi)。因此，全差分放大器設(shè)計(jì)需要了解高頻印刷電路板的布局和結(jié)構(gòu)。
隨著世界對(duì)數(shù)據(jù)的需求增長(zhǎng)看似失控，一個(gè)真正的問題出現(xiàn)在必須處理這種流量的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中。充滿通信處理和存儲(chǔ)處理的數(shù)據(jù)中心和基站已經(jīng)將其電力基礎(chǔ)設(shè)施、冷卻和能源存儲(chǔ)擴(kuò)展到了極限。然而，隨著數(shù)據(jù)流量的持續(xù)增長(zhǎng)，安裝了更高密度的通信和數(shù)據(jù)處理板，從而消耗更多功率。2012 年，網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心的通信耗電量占 ICT 行業(yè)總耗電量的 35%。到 2017 年，網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心將使用 50% 的電力，并將繼續(xù)增長(zhǎng)。
使用熱插拔控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)很多問題。例如，熱插拔可能會(huì)在意外的電流值下跳閘，或者電流監(jiān)視器可能會(huì)報(bào)告不準(zhǔn)確的測(cè)量值。因此，依賴熱插拔保護(hù)的系統(tǒng)的完整性現(xiàn)在可能會(huì)受到威脅。通過使用四個(gè)焊盤優(yōu)化檢測(cè)電阻器布局有助于避免故障并創(chuàng)建穩(wěn)健的熱插拔設(shè)計(jì)。
隨著硅接近其物理極限，電子制造商正在轉(zhuǎn)向非傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料，尤其是寬帶隙(WBG)半導(dǎo)體，例如碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)等。因?yàn)閷拵恫牧暇哂邢鄬?duì)寬的帶隙(與常用的硅相比)，所以寬帶隙器件可以在高電壓，高溫和高頻率下工作。寬帶隙器件可以提高能效和延長(zhǎng)電池壽命，這有助于推動(dòng)寬帶隙半導(dǎo)體的市場(chǎng)。
我們中的許多人都熟悉低功率直流電機(jī)，因?yàn)槲覀冊(cè)谌粘Ｉ钪须S處可見它們。我們可能看不到所有更大的交流工業(yè)電機(jī)在幕后工作，以自動(dòng)化我們的汽車組裝或提升我們每天乘坐的電梯。這些大功率電機(jī)由具有不同要求和更高電流的電子設(shè)備驅(qū)動(dòng)。在本文的第 1 部分中，我們將討論用于控制三相交流電機(jī)大電流的絕緣柵雙極晶體管 (IGBT)的理論和要求。在第 2 部分中，我們將討論隔離要求和正確計(jì)算 IGBT 驅(qū)動(dòng)功率量。
在本系列的第 1 部分中，我們討論了如何正確選擇 IGBT 的控制電壓。這一次，您將了解有關(guān)隔離要求以及如何計(jì)算正確的IGBT 驅(qū)動(dòng)功率的更多信息。 IGBT驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)包括上下橋絕緣水平的選擇、驅(qū)動(dòng)電壓水平的確定、驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)功率的確定、短路保護(hù)電路等等。今天我們重點(diǎn)討論一下驅(qū)動(dòng)電流以及功率的確定，也就是說如何確定一個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片電流能力是不是可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)特定型號(hào)的IGBT，如果不能驅(qū)動(dòng)該如何增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)輸出能力。
如果我們是電源設(shè)計(jì)人員，那么在處理高壓開關(guān)轉(zhuǎn)換器時(shí)，隔離通常是一個(gè)問題。在高壓初級(jí)電壓和次級(jí)低壓之間使用某種形式的隔離是很常見的。反饋控制環(huán)路經(jīng)常穿越隔離邊界，因此脈沖變壓器或光耦合器是常用的解決方案，因?yàn)榄h(huán)路帶寬非常低——通常小于 1 MHz。
氮化鎵 (GaN) 是一種寬帶隙半導(dǎo)體，可滿足高功率和射頻應(yīng)用日益增長(zhǎng)的需求。GaN 的帶隙是傳統(tǒng)硅的三倍以上，它允許功率器件在比硅更高的溫度和電壓下工作，而不會(huì)破壞或降低其性能和可靠性。此外，其極低的導(dǎo)通電阻使 GaN 能夠提供非常高的電流和射頻功率密度，在雷達(dá)、功率轉(zhuǎn)換器和功率放大器等高功率射頻系統(tǒng)中得到應(yīng)用。
IGBT全稱叫絕緣柵雙極型晶體管，是一種復(fù)合型結(jié)構(gòu)器件，它結(jié)合了MOS晶體管和BJT雙極型晶體管的優(yōu)點(diǎn)，在電壓電流轉(zhuǎn)換，電能輸出領(lǐng)域用的非常多，特別是在高壓大電流領(lǐng)域，IGBT占主導(dǎo)地位，是人類控制電能，利用電能的核心半導(dǎo)體器件之一，這種主要應(yīng)用在電子電力轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的半導(dǎo)體器件，我們統(tǒng)稱功率半導(dǎo)體
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