電源相關(guān)技術(shù)知識(shí)

移動(dòng)電源提高轉(zhuǎn)換率，優(yōu)化設(shè)計(jì)思路是關(guān)鍵隨著電子產(chǎn)品在人們?nèi)粘Ｉ钪行枨蟮匚坏纳仙?，如何為用戶提供一個(gè)安全性強(qiáng)、功能好、價(jià)格又實(shí)惠的電源產(chǎn)品，是所有電源設(shè)計(jì)者都難以回避的挑戰(zhàn)。設(shè)計(jì)者為此找到一條正確的方法論，從眾多芯片方案中找出一個(gè)最合適的就顯得尤為重要。圖片來源于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性在不斷提高，一塊PCB上往往需要10個(gè)或更多的電源。因此，有助于縮小方案體積、提高系統(tǒng)效率以及降低系統(tǒng)成本，并能同時(shí)配置和設(shè)計(jì)多重負(fù)載電源系統(tǒng)的方法，正在引起電源設(shè)計(jì)工程師的關(guān)注。NS如何設(shè)計(jì)多重負(fù)載系統(tǒng)電源的分析和表述，相信會(huì)對(duì)我們找到相關(guān)解決思路提供啟發(fā)與幫助。節(jié)能減排的趨勢(shì)，使業(yè)界對(duì)電源適配器的待機(jī)功耗和轉(zhuǎn)換效率的要求正在迅速提高。2009年，滿足EPA2.0嚴(yán)格規(guī)范的全新準(zhǔn)諧振反激式控制器問世。Infineon適用于綠色電源適配器解決方案的準(zhǔn)諧振反激式控制器，自然成了先行者。通過內(nèi)部和外部電源適配器，電能被轉(zhuǎn)化成熱能而消耗掉。因可節(jié)省大量的電能，高能效、低待機(jī)功率電源適配器的商業(yè)價(jià)值就顯現(xiàn)了出來，從而，DC-DC轉(zhuǎn)換器的效率和功率損耗就成了許多電子系統(tǒng)的一個(gè)重要特征參數(shù)。Fairchild對(duì)適配器電源設(shè)計(jì)的探討，Vishay提出的測(cè)量高頻開關(guān)DC-DC轉(zhuǎn)換器中熱應(yīng)力器件功率耗散的新方法，以及Maxim針對(duì)LED照明換代產(chǎn)品設(shè)計(jì)回答了如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的難題。鋰離子電池以其重量與容量的高比能量廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備中。然而，鋰離子電池(/)對(duì)過量充電與過高溫度都很敏感，這可能會(huì)導(dǎo)致熱耗散及電池爆炸。如何設(shè)計(jì)安全性更高的電池充電系統(tǒng)已成為充電電池供電設(shè)備設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素之一。那么，TI會(huì)告訴我們?nèi)绾稳ピO(shè)計(jì)安全性更高的電池充電系統(tǒng)?Fujitsu也向我們展示了其筆記本電腦鋰電池充電控制DC/DC轉(zhuǎn)換器技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。在電池技術(shù)沒有得到實(shí)質(zhì)性突破iPad仍能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)10小時(shí)待機(jī)時(shí)間成功安例，不難看出，通過電源與系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計(jì)從而實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)與整機(jī)系統(tǒng)較合理的搭配，這種設(shè)計(jì)優(yōu)化手段正在不斷地挖掘電池放電的潛能，這是未來幾年電源設(shè)計(jì)技術(shù)的走向。當(dāng)然，這也是我們編輯出版本次電源增刊的目的所在。采用無線供電技術(shù)，頻率是關(guān)鍵采用無線供電技術(shù)為電動(dòng)汽車(EV)充電的非接觸充電技術(shù)開發(fā)正在推進(jìn)之中。在開發(fā)技術(shù)的同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化事宜也被提上了日程。日本汽車技術(shù)協(xié)會(huì)(JSAE)無線供電系統(tǒng)技術(shù)部門委員會(huì)就在日本推進(jìn)對(duì)EV充電無線供電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的探討。日前，記者采訪了該委員會(huì)的干事橫井行雄。――JSAE的無線供電系統(tǒng)技術(shù)部門委員會(huì)主要開展哪些活動(dòng)？橫井：我們的主要目的是在加盟企業(yè)之間提供有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的話題，讓各公司之間實(shí)現(xiàn)信息共享。并不直接進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化工作。組建無線供電系統(tǒng)技術(shù)部門委員會(huì)是出于這樣的想法：“盡管日本在無線供電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)實(shí)力方面擁有優(yōu)勢(shì)，但如果不采用AllJapan體制，就會(huì)步其他國家的后塵，為將來埋下禍根。因此，需要盡量使相關(guān)人士匯聚在一起，交流信息并共商未來解決方案，作為有助于實(shí)現(xiàn)國家利益的技術(shù)沙龍開展活動(dòng)?！边@是本委員會(huì)委員長(zhǎng)，東京大學(xué)新領(lǐng)域創(chuàng)成科學(xué)研究系教授堀洋一成立該組織的宗旨。無線供電系統(tǒng)技術(shù)部門委員會(huì)目前共有30名委員和21名觀察員。除了豐田、日產(chǎn)及本田技術(shù)研究所等汽車廠商之外，松下、東芝、昭和飛機(jī)工業(yè)、長(zhǎng)野日本無線等設(shè)備廠商，以及大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)等也加盟其中。委員會(huì)在每月的例會(huì)上提供2?3個(gè)話題并整理出問題點(diǎn)，還舉辦試制系統(tǒng)的參觀活動(dòng)。而且，還與日本汽車研究所(JARI)的非接觸充電標(biāo)準(zhǔn)化工作小組建立了合作關(guān)系，所以也為成員提供來自JSAE的信息。――目前，有哪些團(tuán)體在推進(jìn)EV非接觸充電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作？橫井：首先是海外團(tuán)體，美國汽車工程師學(xué)會(huì)(SAE)正在積極推進(jìn)這方面的工作。SAE的“J2954”分會(huì)正在進(jìn)行有關(guān)EV非接觸充電方式的討論，除了歐美廠商之外，日本汽車廠商也參與了討論。安全標(biāo)準(zhǔn)方面，有美國UL公司的“Subject2750”項(xiàng)目。另外還有國際電工委員會(huì)(IEC)電動(dòng)道路車輛和電動(dòng)載貨車委員會(huì)(TC69)的第四工作組正在進(jìn)行審議的EV非接觸充電標(biāo)準(zhǔn)化問題，該工作組與ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)道路車輛技術(shù)委員會(huì)(TC22)的電動(dòng)汽車工作組(SC21)存在合作關(guān)系。日本方面，JARI中設(shè)有非接觸充電標(biāo)準(zhǔn)化工作小組，作為上述IEC等在日本的審議機(jī)構(gòu)開展活動(dòng)。JARI與SAE也有合作關(guān)系，雙方簽訂有備忘錄，所以雙方會(huì)逐一報(bào)告SAE討論的內(nèi)容。――要采用無線供電技術(shù)為EV充電的話，需要探討哪些課題？橫井：需要探討的課題很多。比如，如何確保安全，采用什么傳輸方式，如何應(yīng)對(duì)位置偏移，此外還有供電功率值、EMI/EMC、評(píng)估方法等等，不勝枚舉。其中，關(guān)系到上述所有問題的重要因素是“頻率”。原因是，使用的頻帶不同，會(huì)對(duì)安全、供電功率及EMI/EMC等很多問題帶來影響。與已經(jīng)開始應(yīng)用無線供電技術(shù)的便攜終端不同，EV非接觸充電的供電功率高達(dá)1kW?10kW。因此，構(gòu)建系統(tǒng)的出發(fā)點(diǎn)是使用什么頻率。但是，準(zhǔn)備專用頻率需要花費(fèi)大量時(shí)間。而且，如果想要確保國際通用的頻帶，還需要世界無線通信大會(huì)(WRC)進(jìn)行討論，工作量龐大，更費(fèi)時(shí)間。因此，各標(biāo)準(zhǔn)化團(tuán)體都是將頻率問題擱置一旁，先從容易解決的課題開始討論的。――目前是否已經(jīng)有了有望使用的頻帶？橫井：直到前一段時(shí)間，使用13.56MHz頻帶的ISM帶還是有力方案。但最近，汽車廠商等開始關(guān)注更低頻帶的使用。比如，有傳聞稱，過去以使用10MHz左右頻帶為目標(biāo)的美國WiTricity公司現(xiàn)在也在尋找145kHz附近的頻帶，還聽說美國高通公司的目標(biāo)是利用6.78MHz頻帶。雖然使用ISM帶比較容易，但對(duì)于某些系統(tǒng)來說，或許并不是最佳方案。估計(jì)頻率的討論今后將成為一大課題。我認(rèn)為，因?yàn)闊o線供電為近距離供電，使用近區(qū)電池場(chǎng)，所以選擇頻率時(shí)首先應(yīng)根據(jù)各國的頻率使用情況，在避免對(duì)其他無線用戶造成不良影響的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇，并反復(fù)進(jìn)行實(shí)用化評(píng)估測(cè)試，這樣才能早日走向?qū)嵱没?。盡管如此，想必大家也都知道，頻率的討論需要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間。日本也需要對(duì)頻率問題達(dá)成一致。JSA