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24/28芯片級(jí)電源管理技術(shù)研究第一部分芯片級(jí)電源管理技術(shù)概述 2第二部分單片集成電源管理芯片設(shè)計(jì) 5第三部分多相交織穩(wěn)壓器架構(gòu)及控制 7第四部分開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)與優(yōu)化 10第五部分芯片級(jí)功率因數(shù)校正器實(shí)現(xiàn) 14第六部分芯片級(jí)電源管理系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 17第七部分芯片級(jí)電源管理技術(shù)應(yīng)用案例 20第八部分芯片級(jí)電源管理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 24
第一部分芯片級(jí)電源管理技術(shù)概述關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【芯片級(jí)電源管理技術(shù)概述】:
1.芯片級(jí)電源管理技術(shù)是一種將電源管理功能集成到芯片內(nèi)部的技術(shù),它可以有效減少系統(tǒng)的功耗,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
2.芯片級(jí)電源管理技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片的電壓、電流、功率等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整,從而提高芯片的性能和可靠性。
3.芯片級(jí)電源管理技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片的電源進(jìn)行隔離,防止不同芯片之間的電源干擾。
【芯片級(jí)電源管理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)】:
#芯片級(jí)電源管理技術(shù)概述
1.芯片級(jí)電源管理技術(shù)概念
芯片級(jí)電源管理技術(shù)是指在芯片內(nèi)部或封裝內(nèi)集成電源管理電路,以實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片上各個(gè)模塊的供電控制和管理。芯片級(jí)電源管理技術(shù)可以提高芯片的集成度、降低成本、減小尺寸、提高可靠性,是芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。
2.芯片級(jí)電源管理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
芯片級(jí)電源管理技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì):
*提高芯片的集成度。將電源管理電路集成到芯片內(nèi)部或封裝內(nèi),可以減少外部元器件的數(shù)量,提高芯片的集成度。
*降低成本。芯片級(jí)電源管理技術(shù)可以減少外部元器件的數(shù)量,降低芯片的成本。
*減小尺寸。芯片級(jí)電源管理技術(shù)可以減少外部元器件的數(shù)量,減小芯片的尺寸。
*提高可靠性。芯片級(jí)電源管理技術(shù)可以減少外部元器件的數(shù)量,提高芯片的可靠性。
3.芯片級(jí)電源管理技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域
芯片級(jí)電源管理技術(shù)廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備,如智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、臺(tái)式電腦、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通信設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、汽車電子等。
4.芯片級(jí)電源管理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
隨著芯片設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展,芯片級(jí)電源管理技術(shù)也在不斷發(fā)展。芯片級(jí)電源管理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要包括以下幾個(gè)方面:
*集成度更高。芯片級(jí)電源管理技術(shù)集成度不斷提高,將更多的電源管理電路集成到芯片內(nèi)部或封裝內(nèi),以減少外部元器件的數(shù)量,提高芯片的集成度。
*效率更高。芯片級(jí)電源管理技術(shù)效率不斷提高,以降低芯片的功耗,延長(zhǎng)電池壽命,提高設(shè)備的續(xù)航能力。
*響應(yīng)速度更快。芯片級(jí)電源管理技術(shù)響應(yīng)速度不斷提高,以滿足高性能電子設(shè)備的供電需求。
*可靠性更高。芯片級(jí)電源管理技術(shù)可靠性不斷提高,以確保電子設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。
5.芯片級(jí)電源管理技術(shù)的挑戰(zhàn)
芯片級(jí)電源管理技術(shù)也面臨著一些挑戰(zhàn),主要包括以下幾個(gè)方面:
*功耗。芯片級(jí)電源管理電路的功耗會(huì)影響芯片的整體功耗,因此需要在滿足供電要求的前提下,盡可能降低電源管理電路的功耗。
*噪聲。芯片級(jí)電源管理電路產(chǎn)生的噪聲會(huì)影響芯片的性能,因此需要在滿足供電要求的前提下,盡可能降低電源管理電路產(chǎn)生的噪聲。
*熱量。芯片級(jí)電源管理電路產(chǎn)生的熱量會(huì)影響芯片的可靠性,因此需要在滿足供電要求的前提下,盡可能降低電源管理電路產(chǎn)生的熱量。
*成本。芯片級(jí)電源管理電路的成本會(huì)影響芯片的整體成本,因此需要在滿足供電要求的前提下,盡可能降低電源管理電路的成本。
6.芯片級(jí)電源管理技術(shù)的研究重點(diǎn)
芯片級(jí)電源管理技術(shù)的研究重點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面:
*新型電源管理架構(gòu)的研究。研究新的電源管理架構(gòu),以提高芯片級(jí)電源管理技術(shù)的集成度、效率、響應(yīng)速度和可靠性。
*新型電源管理電路的研究。研究新的電源管理電路,以降低芯片級(jí)電源管理電路的功耗、噪聲和熱量。
*新型電源管理算法的研究。研究新的電源管理算法,以提高芯片級(jí)電源管理技術(shù)的性能和效率。
*芯片級(jí)電源管理技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用研究。研究芯片級(jí)電源管理技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用,以滿足不同電子設(shè)備的供電需求。
7.芯片級(jí)電源管理技術(shù)的發(fā)展前景
芯片級(jí)電源管理技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景。隨著芯片設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展,芯片級(jí)電源管理技術(shù)將進(jìn)一步發(fā)展,并廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。芯片級(jí)電源管理技術(shù)將成為未來(lái)芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。第二部分單片集成電源管理芯片設(shè)計(jì)關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【單片集成電源管理芯片設(shè)計(jì)】:
1.單片集成電源管理芯片的應(yīng)用范圍:在便攜式電子設(shè)備、智能傳感器、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中廣泛應(yīng)用。
2.單片集成電源管理芯片的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn):體積小、功耗低、效率高、可靠性強(qiáng)。
3.單片集成電源管理芯片的設(shè)計(jì)流程:需求分析、方案設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)、芯片制造、測(cè)試封裝。
【芯片集成度】:
單片集成電源管理芯片設(shè)計(jì)
1.概述
單片集成電源管理芯片(PMIC)是一種將電源管理功能集成到單個(gè)芯片上的集成電路。它是一種高度集成的芯片,通常包含多個(gè)電源轉(zhuǎn)換器、穩(wěn)壓器、開關(guān)、保護(hù)電路和其他電源管理功能。PMIC可以用于各種電子設(shè)備,包括智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、數(shù)字相機(jī)和汽車電子。
2.PMIC的優(yōu)勢(shì)
PMIC具有以下優(yōu)勢(shì):
*高集成度:PMIC將多個(gè)電源管理功能集成到單個(gè)芯片上,可以減少組件數(shù)量、減小電路板面積并降低成本。
*高效率:PMIC通常采用先進(jìn)的電源轉(zhuǎn)換技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)更高的效率和更低的功耗。
*高可靠性:PMIC由高品質(zhì)的組件制成,并經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試,具有很高的可靠性。
*易于使用:PMIC通常提供簡(jiǎn)單的接口,可以輕松地與其他電路連接。
3.PMIC的設(shè)計(jì)
PMIC的設(shè)計(jì)通常包括以下幾個(gè)步驟:
*功能定義:首先,需要定義PMIC的功能,包括電源轉(zhuǎn)換器、穩(wěn)壓器、開關(guān)、保護(hù)電路和其他電源管理功能。
*架構(gòu)設(shè)計(jì):接下來(lái),需要設(shè)計(jì)PMIC的架構(gòu),包括芯片布局、器件選擇和電路設(shè)計(jì)。
*工藝選擇:PMIC的工藝選擇取決于對(duì)性能、成本和可靠性的要求。
*版圖設(shè)計(jì):PMIC的版圖設(shè)計(jì)是將架構(gòu)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為物理版圖。
*測(cè)試:PMIC完成設(shè)計(jì)后,需要進(jìn)行測(cè)試以確保其符合規(guī)格。
4.PMIC的應(yīng)用
PMIC可以用于各種電子設(shè)備,包括:
*智能手機(jī)
*平板電腦
*筆記本電腦
*數(shù)字相機(jī)
*汽車電子
*工業(yè)電子
*醫(yī)療電子
5.PMIC的發(fā)展趨勢(shì)
PMIC的發(fā)展趨勢(shì)包括:
*更高的集成度:PMIC的集成度將繼續(xù)提高,將更多的電源管理功能集成到單個(gè)芯片上。
*更高的效率:PMIC的效率將繼續(xù)提高,以滿足越來(lái)越高的節(jié)能要求。
*更高的可靠性:PMIC的可靠性將繼續(xù)提高,以滿足越來(lái)越嚴(yán)苛的環(huán)境要求。
*更低的成本:PMIC的成本將繼續(xù)下降,以滿足越來(lái)越激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。第三部分多相交織穩(wěn)壓器架構(gòu)及控制關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【多相交織穩(wěn)壓器架構(gòu)】:
1.多相交織穩(wěn)壓器架構(gòu)概述:多相交織穩(wěn)壓器架構(gòu)是一種將多個(gè)開關(guān)電源并聯(lián)工作的技術(shù),以實(shí)現(xiàn)更高的效率、更低的紋波和噪聲,以及更快的瞬態(tài)響應(yīng)。
2.多相交織穩(wěn)壓器架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn):多相交織穩(wěn)壓器架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)包括:更高的效率、更低的紋波和噪聲、更快的瞬態(tài)響應(yīng)、更高的功率密度、更小的尺寸和重量。
3.多相交織穩(wěn)壓器架構(gòu)的應(yīng)用:多相交織穩(wěn)壓器架構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合,包括:計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通信設(shè)備、工業(yè)控制設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、汽車電子等。
【多相交織穩(wěn)壓器控制】
#芯片級(jí)電源管理技術(shù)研究
多相交織穩(wěn)壓器架構(gòu)及控制
#1.多相交織穩(wěn)壓器架構(gòu)
多相交織穩(wěn)壓器(IMSV)是一種高性能、低噪聲的DC-DC降壓穩(wěn)壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),它通過(guò)將多個(gè)相位并聯(lián)工作來(lái)實(shí)現(xiàn)更高的電流容量和更低的輸出紋波。
IMSV的架構(gòu)如下圖所示:
[圖片]
IMSV由多個(gè)相位組成,每個(gè)相位由一個(gè)開關(guān)管、一個(gè)電感和一個(gè)輸出電容組成。開關(guān)管由一個(gè)脈寬調(diào)制(PWM)控制器控制,PWM控制器通過(guò)比較反饋信號(hào)和基準(zhǔn)信號(hào)來(lái)產(chǎn)生PWM信號(hào),PWM信號(hào)控制開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷。
當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),電流流過(guò)電感并儲(chǔ)存能量;當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí),電感中的能量釋放出來(lái),流過(guò)輸出電容并為負(fù)載供電。
#2.多相交織穩(wěn)壓器控制
IMSV的控制方式有很多種,常用的控制方式有:
2.1相位移控制
相位移控制是最常用的IMSV控制方式之一,它通過(guò)改變相位之間的相位差來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)載電流的分配。
相位移控制的原理如下圖所示:
[圖片]
相位移控制中,每個(gè)相位的PWM信號(hào)都有一定的相位差,相位差的大小由反饋信號(hào)決定。當(dāng)負(fù)載電流增加時(shí),反饋信號(hào)下降,相位差增大;當(dāng)負(fù)載電流減小時(shí),反饋信號(hào)上升,相位差減小。
這樣,當(dāng)負(fù)載電流增加時(shí),更多的相位同時(shí)工作,從而增加輸出電流;當(dāng)負(fù)載電流減小時(shí),更少的相位同時(shí)工作,從而降低輸出電流。
2.2平均電流控制
平均電流控制是一種更高級(jí)的IMSV控制方式,它通過(guò)控制每個(gè)相位的平均電流來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)載電流的分配。
平均電流控制的原理如下圖所示:
[圖片]
平均電流控制中,每個(gè)相位的平均電流都通過(guò)一個(gè)電流傳感器測(cè)量,電流傳感器將測(cè)量到的電流信號(hào)反饋給PWM控制器。PWM控制器通過(guò)比較反饋信號(hào)和基準(zhǔn)信號(hào)來(lái)產(chǎn)生PWM信號(hào),PWM信號(hào)控制開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷。
這樣,當(dāng)負(fù)載電流增加時(shí),PWM控制器的基準(zhǔn)信號(hào)下降,開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間縮短,每個(gè)相位的平均電流減?。划?dāng)負(fù)載電流減小時(shí),PWM控制器的基準(zhǔn)信號(hào)上升,開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間延長(zhǎng),每個(gè)相位的平均電流增大。
平均電流控制比相位移控制更復(fù)雜,但它可以實(shí)現(xiàn)更好的負(fù)載電流分配和輸出紋波抑制。
#3.多相交織穩(wěn)壓器的優(yōu)點(diǎn)
IMSV具有以下優(yōu)點(diǎn):
*更高的電流容量:IMSV可以實(shí)現(xiàn)更高的電流容量,這是因?yàn)樗鼘⒍鄠€(gè)相位并聯(lián)工作。
*更低的輸出紋波:IMSV可以實(shí)現(xiàn)更低的輸出紋波,這是因?yàn)樗鼘⒍鄠€(gè)相位的輸出紋波疊加在一起。
*更好的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng):IMSV可以實(shí)現(xiàn)更好的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng),這是因?yàn)樗梢钥焖夙憫?yīng)負(fù)載電流的變化。
*更高的效率:IMSV可以實(shí)現(xiàn)更高的效率,這是因?yàn)樗捎枚嘞嗖⒙?lián)工作的方式,減少了開關(guān)損耗。
#4.多相交織穩(wěn)壓器的應(yīng)用
IMSV廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中,例如:
*計(jì)算機(jī):IMSV用于為CPU、GPU和其他電子元件供電。
*服務(wù)器:IMSV用于為服務(wù)器的CPU、內(nèi)存和其他電子元件供電。
*通信設(shè)備:IMSV用于為通信設(shè)備的基站、交換機(jī)和其他電子元件供電。
*工業(yè)設(shè)備:IMSV用于為工業(yè)設(shè)備的電機(jī)、傳感器和其他電子元件供電。
隨著電子設(shè)備對(duì)電源管理的需求越來(lái)越高,IMSV將得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。第四部分開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)與優(yōu)化關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)】:
1.介紹了開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),包括升壓型、降壓型、升降壓型、反激型等。
2.分析了不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和適用場(chǎng)景,重點(diǎn)介紹了升壓型和降壓型開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法。
3.討論了開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn),包括開關(guān)損耗、電磁干擾、穩(wěn)定性等,并提出相應(yīng)的解決策略。
【開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)與優(yōu)化】:
#芯片級(jí)電源管理技術(shù)研究——開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)與優(yōu)化
1.開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器概述
開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器(SC)是一種使用開關(guān)電容器來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換的電源管理技術(shù)。其基本原理是通過(guò)開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)的充放電來(lái)實(shí)現(xiàn)電荷的轉(zhuǎn)移,從而達(dá)到電壓轉(zhuǎn)換的目的。開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器具有效率高、占位面積小、成本低等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備、醫(yī)療器械、汽車電子等領(lǐng)域。
2.開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器基本原理
開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器由開關(guān)、電容器和控制電路組成。開關(guān)網(wǎng)絡(luò)由一組開關(guān)組成,這些開關(guān)控制電容器的連接和斷開。電容器用于存儲(chǔ)電荷,并且通過(guò)開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的充放電來(lái)實(shí)現(xiàn)電荷的轉(zhuǎn)移。控制電路用于控制開關(guān)的開關(guān)順序和開關(guān)時(shí)間,從而實(shí)現(xiàn)電荷的轉(zhuǎn)移和電壓轉(zhuǎn)換。
開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器基本原理圖如下:
[開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器基本原理圖]
3.開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器的分類
開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器可以分為升壓型、降壓型、降壓升壓型和反相型等多種類型。
-升壓型開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器:將輸入電壓升高至輸出電壓。
-降壓型開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器:將輸入電壓降低至輸出電壓。
-降壓升壓型開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器:既可以將輸入電壓升高至輸出電壓,也可以將輸入電壓降低至輸出電壓。
-反相型開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器:將輸入電壓反向輸出至輸出電壓。
在實(shí)際應(yīng)用中,不同的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器的類型有不同的要求。因此,在設(shè)計(jì)開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器時(shí),需要根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適的類型。
4.開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)與優(yōu)化
開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)與優(yōu)化需要考慮以下幾個(gè)方面:
4.1開關(guān)選擇
開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器中的開關(guān)是關(guān)鍵元件之一。開關(guān)的選擇需要考慮以下幾個(gè)因素:
-開關(guān)的導(dǎo)通電阻:開關(guān)的導(dǎo)通電阻越小,轉(zhuǎn)換器的效率越高。
-開關(guān)的關(guān)斷電阻:開關(guān)的關(guān)斷電阻越大,轉(zhuǎn)換器的泄漏電流越小。
-開關(guān)的開關(guān)速度:開關(guān)的開關(guān)速度越快,轉(zhuǎn)換器的效率越高。
4.2電容器選擇
開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器中的電容器是另一個(gè)關(guān)鍵元件之一。電容器的選擇需要考慮以下幾個(gè)因素:
-電容器的容量:電容器的容量越大,轉(zhuǎn)換器的輸出電壓紋波越小。
-電容器的等效串聯(lián)電阻(ESR):電容器的ESR越小,轉(zhuǎn)換器的效率越高。
-電容器的溫度特性:電容器的溫度特性需要與轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用環(huán)境相匹配。
4.3控制電路設(shè)計(jì)
開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器的控制電路是控制轉(zhuǎn)換器開關(guān)和電容器充放電的關(guān)鍵部分。控制電路的設(shè)計(jì)需要考慮以下幾個(gè)因素:
-控制電路的開關(guān)頻率:控制電路的開關(guān)頻率越高,轉(zhuǎn)換器的效率越高。
-控制電路的開關(guān)占空比:控制電路的開關(guān)占空比越大,轉(zhuǎn)換器的輸出電壓越高。
-控制電路的過(guò)流保護(hù):控制電路需要具有過(guò)流保護(hù)功能,以防止轉(zhuǎn)換器因過(guò)流而損壞。
4.4布局優(yōu)化
開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器的布局優(yōu)化對(duì)于提高轉(zhuǎn)換器的性能和可靠性非常重要。布局優(yōu)化需要考慮以下幾個(gè)方面:
-開關(guān)和電容器的布局:開關(guān)和電容器需要靠近放置,以減少寄生電感和電容。
-控制電路的布局:控制電路需要遠(yuǎn)離開關(guān)和電容器,以減少電磁干擾。
-輸入和輸出濾波電容的布局:輸入和輸出濾波電容需要靠近電源和負(fù)載,以減少噪聲和紋波。
5.總結(jié)
開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器是一種高效、緊湊和低成本的電源管理技術(shù)。其基本原理是通過(guò)開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)的充放電來(lái)實(shí)現(xiàn)電荷的轉(zhuǎn)移,從而達(dá)到電壓轉(zhuǎn)換的目的。開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備、醫(yī)療器械、汽車電子等領(lǐng)域。在開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)與優(yōu)化過(guò)程中,需要考慮開關(guān)的選擇、電容器的選擇、控制電路的設(shè)計(jì)和布局優(yōu)化等因素。通過(guò)合理的優(yōu)化,可以提高開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器的性能和可靠性,并降低其成本。第五部分芯片級(jí)功率因數(shù)校正器實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【單級(jí)功率因數(shù)校正】:
1.通過(guò)一個(gè)電感和一個(gè)開關(guān)晶體管構(gòu)成的升壓電路,將交流輸入電壓轉(zhuǎn)換為直流輸出電壓。
2.開關(guān)晶體管的開關(guān)頻率高,以減少電感尺寸和降低開關(guān)損耗。
3.在開關(guān)晶體管關(guān)閉期間,電感儲(chǔ)存的能量通過(guò)二極管釋放到輸出端,以提供連續(xù)的輸出電壓。
【雙級(jí)功率因數(shù)校正】
#芯片級(jí)功率因數(shù)校正器實(shí)現(xiàn)
概述
功率因數(shù)校正器(PFC)是一種用于提高電源系統(tǒng)功率因數(shù)的電子電路。功率因數(shù)是衡量電源系統(tǒng)效率的指標(biāo),它表示電源系統(tǒng)中實(shí)際功率與視在功率之比。視在功率是指電源系統(tǒng)中電流與電壓的乘積,而實(shí)際功率是指電源系統(tǒng)中實(shí)際消耗的功率。功率因數(shù)越接近1,表示電源系統(tǒng)效率越高。
芯片級(jí)PFC實(shí)現(xiàn)
芯片級(jí)PFC是指將PFC功能集成到單個(gè)芯片上。這種實(shí)現(xiàn)方式具有許多優(yōu)點(diǎn),包括:
*尺寸小、重量輕:芯片級(jí)PFC的尺寸和重量都非常小,可以輕松地集成到各種電子設(shè)備中。
*成本低:芯片級(jí)PFC的成本相對(duì)較低,這使其成為一種具有成本效益的解決方案。
*高效率:芯片級(jí)PFC的效率非常高,可以達(dá)到95%以上。
*高可靠性:芯片級(jí)PFC具有很高的可靠性,可以保證在各種惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作。
芯片級(jí)PFC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
芯片級(jí)PFC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有以下幾種:
*升壓型PFC:升壓型PFC是一種最常見的芯片級(jí)PFC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。它可以將交流輸入電壓升高到直流輸出電壓。
*反激型PFC:反激型PFC是一種非隔離式芯片級(jí)PFC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。它可以將交流輸入電壓反向到直流輸出電壓。
*降壓型PFC:降壓型PFC是一種隔離式芯片級(jí)PFC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。它可以將交流輸入電壓降壓到直流輸出電壓。
芯片級(jí)PFC的控制方法
芯片級(jí)PFC的控制方法主要有以下幾種:
*峰值電流控制:峰值電流控制是一種最常見的芯片級(jí)PFC控制方法。它可以控制PFC的輸出電流峰值,從而實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正。
*平均電流控制:平均電流控制是一種芯片級(jí)PFC控制方法。它可以控制PFC的輸出電流平均值,從而實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正。
*臨界導(dǎo)通模式控制:臨界導(dǎo)通模式控制是一種芯片級(jí)PFC控制方法。它可以使PFC在臨界導(dǎo)通模式下工作,從而實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正。
芯片級(jí)PFC的應(yīng)用
芯片級(jí)PFC廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中,包括:
*臺(tái)式電腦:芯片級(jí)PFC可以提高臺(tái)式電腦的功率因數(shù),從而減少電能浪費(fèi)。
*筆記本電腦:芯片級(jí)PFC可以提高筆記本電腦的功率因數(shù),從而延長(zhǎng)電池壽命。
*電視機(jī):芯片級(jí)PFC可以提高電視機(jī)的功率因數(shù),從而減少電能浪費(fèi)。
*手機(jī)充電器:芯片級(jí)PFC可以提高手機(jī)充電器的功率因數(shù),從而減少電能浪費(fèi)。
結(jié)語(yǔ)
芯片級(jí)PFC是一種具有許多優(yōu)點(diǎn)的功率因數(shù)校正器。它可以提高電源系統(tǒng)的功率因數(shù),從而減少電能浪費(fèi)。芯片級(jí)PFC廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中,為提高電源系統(tǒng)的效率做出了重要貢獻(xiàn)。第六部分芯片級(jí)電源管理系統(tǒng)穩(wěn)定性分析關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)芯片級(jí)電源管理系統(tǒng)穩(wěn)定性分析因素分析
1.負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng):分析芯片級(jí)電源管理系統(tǒng)對(duì)負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)的穩(wěn)定性,重點(diǎn)評(píng)估系統(tǒng)在負(fù)載快速變化時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性,包括過(guò)沖、欠沖和穩(wěn)定時(shí)間等參數(shù)。
2.外部干擾抑制:考察芯片級(jí)電源管理系統(tǒng)對(duì)外部干擾(如噪聲、紋波和浪涌)的抑制能力,重點(diǎn)關(guān)注系統(tǒng)在受到各種干擾時(shí)的輸出電壓波動(dòng)范圍和紋波噪聲抑制比等參數(shù)。
3.電源變換控制環(huán)路設(shè)計(jì):分析芯片級(jí)電源管理系統(tǒng)的電源變換控制環(huán)路設(shè)計(jì)對(duì)穩(wěn)定性的影響,重點(diǎn)評(píng)估控制環(huán)路的增益和相位裕量等參數(shù),確保系統(tǒng)具有足夠的穩(wěn)定裕量和快速響應(yīng)能力。
芯片級(jí)電源管理系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法
1.理論分析法:采用數(shù)學(xué)模型和數(shù)學(xué)分析方法對(duì)芯片級(jí)電源管理系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析,重點(diǎn)推導(dǎo)出系統(tǒng)特征方程和根軌跡圖,并通過(guò)分析這些參數(shù)來(lái)確定系統(tǒng)的穩(wěn)定性條件。
2.仿真分析法:利用計(jì)算機(jī)仿真軟件對(duì)芯片級(jí)電源管理系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析,重點(diǎn)考察系統(tǒng)在不同操作條件下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性、負(fù)載擾動(dòng)下的輸出電壓變化和外部干擾下的抑制效果等參數(shù),并根據(jù)仿真結(jié)果來(lái)評(píng)估系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
3.實(shí)驗(yàn)測(cè)試法:通過(guò)搭建芯片級(jí)電源管理系統(tǒng)實(shí)物原型,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際測(cè)試和測(cè)量,重點(diǎn)評(píng)估系統(tǒng)的輸出電壓穩(wěn)定性、瞬態(tài)響應(yīng)特性和抗干擾能力等參數(shù),并根據(jù)測(cè)試結(jié)果來(lái)驗(yàn)證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。一、芯片級(jí)電源管理系統(tǒng)穩(wěn)定性分析概述
芯片級(jí)電源管理系統(tǒng)(OCPM)是集成電路(IC)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵組成部分,負(fù)責(zé)為IC提供穩(wěn)定的電源供應(yīng)。OCPM系統(tǒng)的穩(wěn)定性是確保IC正常運(yùn)行的重要因素。本文將介紹芯片級(jí)電源管理系統(tǒng)穩(wěn)定性的分析方法。
二、芯片級(jí)電源管理系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法
芯片級(jí)電源管理系統(tǒng)穩(wěn)定性分析主要分為時(shí)域分析和頻域分析兩種方法。
1.時(shí)域分析
時(shí)域分析是指通過(guò)觀察OCPM系統(tǒng)輸出電壓和電流的時(shí)域波形來(lái)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的時(shí)域分析方法有:
*階躍響應(yīng)分析:階躍響應(yīng)分析是指將一個(gè)階躍信號(hào)輸入OCPM系統(tǒng),觀察系統(tǒng)輸出電壓和電流的響應(yīng)波形。如果系統(tǒng)輸出電壓和電流的響應(yīng)波形沒有出現(xiàn)振蕩或過(guò)沖的情況,則說(shuō)明系統(tǒng)是穩(wěn)定的。
*脈沖響應(yīng)分析:脈沖響應(yīng)分析是指將一個(gè)脈沖信號(hào)輸入OCPM系統(tǒng),觀察系統(tǒng)輸出電壓和電流的響應(yīng)波形。如果系統(tǒng)輸出電壓和電流的響應(yīng)波形沒有出現(xiàn)振蕩或過(guò)沖的情況,則說(shuō)明系統(tǒng)是穩(wěn)定的。
2.頻域分析
頻域分析是指通過(guò)觀察OCPM系統(tǒng)輸出電壓和電流的頻譜來(lái)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的頻域分析方法有:
*奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù):奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)是判斷線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個(gè)常用方法。該判據(jù)指出,如果一個(gè)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)的奈奎斯特圖不包圍原點(diǎn),則該系統(tǒng)是穩(wěn)定的。
*波德圖分析:波德圖分析是判斷線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的另一個(gè)常用方法。該方法將系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)表示為幅頻曲線和相頻曲線,通過(guò)觀察這些曲線的形狀來(lái)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
三、芯片級(jí)電源管理系統(tǒng)穩(wěn)定性分析實(shí)例
為了說(shuō)明芯片級(jí)電源管理系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法的應(yīng)用,本文以一個(gè)簡(jiǎn)單的OCPM系統(tǒng)為例進(jìn)行分析。該系統(tǒng)如圖1所示。

圖1芯片級(jí)電源管理系統(tǒng)穩(wěn)定性分析實(shí)例
該系統(tǒng)由一個(gè)電壓基準(zhǔn)、一個(gè)誤差放大器、一個(gè)功率開關(guān)和一個(gè)電感器組成。電壓基準(zhǔn)為誤差放大器提供一個(gè)穩(wěn)定的參考電壓,誤差放大器將輸入電壓與參考電壓進(jìn)行比較,并產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)。功率開關(guān)根據(jù)誤差信號(hào)的極性來(lái)控制電感器的通斷,從而調(diào)節(jié)輸出電壓。
為了分析該系統(tǒng)的穩(wěn)定性,本文采用時(shí)域分析方法。將一個(gè)階躍信號(hào)輸入系統(tǒng),觀察系統(tǒng)輸出電壓和電流的響應(yīng)波形。如圖2所示。

圖2芯片級(jí)電源管理系統(tǒng)穩(wěn)定性分析實(shí)例時(shí)域響應(yīng)
從圖2可以看出,系統(tǒng)輸出電壓和電流的響應(yīng)波形沒有出現(xiàn)振蕩或過(guò)沖的情況,因此可以判斷該系統(tǒng)是穩(wěn)定的。
四、結(jié)論
芯片級(jí)電源管理系統(tǒng)穩(wěn)定性分析是IC設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本文介紹了芯片級(jí)電源管理系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的兩種方法:時(shí)域分析和頻域分析。通過(guò)對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)單的OCPM系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)域分析,說(shuō)明了系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法的應(yīng)用。第七部分芯片級(jí)電源管理技術(shù)應(yīng)用案例關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)手機(jī)芯片電源管理技術(shù)
1.手機(jī)芯片電源管理技術(shù)概述:介紹手機(jī)芯片電源管理技術(shù)的概念、原理、組成等。
2.手機(jī)芯片電源管理技術(shù)的特點(diǎn):分析手機(jī)芯片電源管理技術(shù)與傳統(tǒng)電源管理技術(shù)的區(qū)別,突出手機(jī)芯片電源管理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。
3.手機(jī)芯片電源管理技術(shù)的應(yīng)用:闡述手機(jī)芯片電源管理技術(shù)在手機(jī)中的應(yīng)用,包括對(duì)手機(jī)芯片的供電、對(duì)手機(jī)芯片的功耗管理、對(duì)手機(jī)芯片的溫度管理等。
可穿戴設(shè)備芯片電源管理技術(shù)
1.可穿戴設(shè)備芯片電源管理技術(shù)概述:介紹可穿戴設(shè)備芯片電源管理技術(shù)的概念、原理、組成等。
2.可穿戴設(shè)備芯片電源管理技術(shù)的特點(diǎn):分析可穿戴設(shè)備芯片電源管理技術(shù)與傳統(tǒng)電源管理技術(shù)的區(qū)別,突出可穿戴設(shè)備芯片電源管理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。
3.可穿戴設(shè)備芯片電源管理技術(shù)的應(yīng)用:闡述可穿戴設(shè)備芯片電源管理技術(shù)在可穿戴設(shè)備中的應(yīng)用,包括對(duì)可穿戴設(shè)備芯片的供電、對(duì)可穿戴設(shè)備芯片的功耗管理、對(duì)可穿戴設(shè)備芯片的溫度管理等。
物聯(lián)網(wǎng)芯片電源管理技術(shù)
1.物聯(lián)網(wǎng)芯片電源管理技術(shù)概述:介紹物聯(lián)網(wǎng)芯片電源管理技術(shù)的概念、原理、組成等。
2.物聯(lián)網(wǎng)芯片電源管理技術(shù)的特點(diǎn):分析物聯(lián)網(wǎng)芯片電源管理技術(shù)與傳統(tǒng)電源管理技術(shù)的區(qū)別,突出物聯(lián)網(wǎng)芯片電源管理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。
3.物聯(lián)網(wǎng)芯片電源管理技術(shù)的應(yīng)用:闡述物聯(lián)網(wǎng)芯片電源管理技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用,包括對(duì)物聯(lián)網(wǎng)芯片的供電、對(duì)物聯(lián)網(wǎng)芯片的功耗管理、對(duì)物聯(lián)網(wǎng)芯片的溫度管理等。
新能源汽車芯片電源管理技術(shù)
1.新能源汽車芯片電源管理技術(shù)概述:介紹新能源汽車芯片電源管理技術(shù)的概念、原理、組成等。
2.新能源汽車芯片電源管理技術(shù)的特點(diǎn):分析新能源汽車芯片電源管理技術(shù)與傳統(tǒng)電源管理技術(shù)的區(qū)別,突出新能源汽車芯片電源管理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。
3.新能源汽車芯片電源管理技術(shù)的應(yīng)用:闡述新能源汽車芯片電源管理技術(shù)在新能源汽車中的應(yīng)用,包括對(duì)新能源汽車芯片的供電、對(duì)新能源汽車芯片的功耗管理、對(duì)新能源汽車芯片的溫度管理等。芯片級(jí)電源管理技術(shù)應(yīng)用案例
1.電源管理在智能終端芯片中的應(yīng)用
在智能終端芯片中,電源管理技術(shù)主要用于:
(1)提供穩(wěn)定的電壓和電流:電源管理模塊負(fù)責(zé)將電池或外接電源提供的電壓轉(zhuǎn)換成芯片所需的電壓和電流,并保持這些電壓和電流的穩(wěn)定性。
(2)降低功耗:電源管理模塊可以對(duì)芯片的功耗進(jìn)行管理,在不影響芯片性能的前提下,降低芯片的功耗。
(3)延長(zhǎng)電池壽命:電源管理模塊可以對(duì)電池進(jìn)行管理,延長(zhǎng)電池的使用壽命。
例如,在智能手機(jī)芯片中,電源管理模塊通常包含以下幾個(gè)部分:
(1)電池管理模塊:負(fù)責(zé)對(duì)電池進(jìn)行充電和放電管理,并提供電池電量信息。
(2)DC/DC轉(zhuǎn)換器:負(fù)責(zé)將電池或外接電源提供的電壓轉(zhuǎn)換成芯片所需的電壓。
(3)LDO穩(wěn)壓器:負(fù)責(zé)將DC/DC轉(zhuǎn)換器提供的電壓轉(zhuǎn)換成芯片所需的穩(wěn)定電壓。
(4)功率放大器:負(fù)責(zé)將音頻信號(hào)放大,驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。
(5)射頻功率放大器:負(fù)責(zé)將射頻信號(hào)放大,驅(qū)動(dòng)天線。
通過(guò)這些模塊的協(xié)同工作,智能手機(jī)芯片可以獲得穩(wěn)定的電壓和電流,功耗可以得到有效控制,電池壽命可以得到延長(zhǎng)。
2.電源管理在數(shù)據(jù)中心芯片中的應(yīng)用
在數(shù)據(jù)中心芯片中,電源管理技術(shù)主要用于:
(1)提供高效率的供電:數(shù)據(jù)中心芯片通常需要高功率的供電,電源管理模塊需要能夠提供高效率的供電。
(2)降低功耗:數(shù)據(jù)中心芯片的功耗通常很高,電源管理模塊需要能夠降低功耗,以減少數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)成本。
(3)提高可靠性:數(shù)據(jù)中心芯片的可靠性非常重要,電源管理模塊需要能夠提高芯片的可靠性,以減少數(shù)據(jù)中心宕機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。
例如,在數(shù)據(jù)中心GPU芯片中,電源管理模塊通常包含以下幾個(gè)部分:
(1)DC/DC轉(zhuǎn)換器:負(fù)責(zé)將外接電源提供的電壓轉(zhuǎn)換成芯片所需的電壓。
(2)LDO穩(wěn)壓器:負(fù)責(zé)將DC/DC轉(zhuǎn)換器提供的電壓轉(zhuǎn)換成芯片所需的穩(wěn)定電壓。
(3)GPU電源管理單元:負(fù)責(zé)對(duì)GPU的功耗進(jìn)行管理,并提供GPU的功耗信息。
通過(guò)這些模塊的協(xié)同工作,數(shù)據(jù)中心GPU芯片可以獲得高效率的供電,功耗可以得到有效控制,可靠性可以得到提高。
3.電源管理在物聯(lián)網(wǎng)芯片中的應(yīng)用
在物聯(lián)網(wǎng)芯片中,電源管理技術(shù)主要用于:
(1)降低功耗:物聯(lián)網(wǎng)芯片通常需要低功耗,以延長(zhǎng)電池壽命。電源管理模塊需要能夠降低芯片的功耗。
(2)延長(zhǎng)電池壽命:物聯(lián)網(wǎng)芯片通常使用電池供電,電源管理模塊需要能夠延長(zhǎng)電池的使用壽命。
(3)提高可靠性:物聯(lián)網(wǎng)芯片通常應(yīng)用于惡劣的環(huán)境,電源管理模塊需要能夠提高芯片的可靠性。
例如,在物聯(lián)網(wǎng)傳感器芯片中,電源管理模塊通常包含以下幾個(gè)部分:
(1)DC/DC轉(zhuǎn)換器:負(fù)責(zé)將電池或外接電源提供的電壓轉(zhuǎn)換成芯片所需的電壓。
(2)LDO穩(wěn)壓器:負(fù)責(zé)將DC/DC轉(zhuǎn)換器提供的電壓轉(zhuǎn)換成芯片所需的穩(wěn)定電壓。
(3)傳感器電源管理單元:負(fù)責(zé)對(duì)傳感器的功耗進(jìn)行管理,并提供傳感器的功耗信息。
通過(guò)這些模塊的協(xié)同工作,物聯(lián)網(wǎng)傳感器芯片可以獲得低功耗,電池壽命可以得到延長(zhǎng),可靠性可以得到提高。
結(jié)論
芯片級(jí)電源管理技術(shù)在智能終端芯片、數(shù)據(jù)中心芯片和物聯(lián)網(wǎng)芯片中都有著廣泛的應(yīng)用。通過(guò)電源管理技術(shù)的應(yīng)用,可以提高芯片的性能、降低功耗、延長(zhǎng)電池壽命、提高可靠性,從而滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。第八部分芯片級(jí)電源管理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)芯片級(jí)電源管理技術(shù)與人工智能的結(jié)合
1.人工智能技術(shù)可用于優(yōu)化芯片級(jí)電源管理系統(tǒng)的性能,實(shí)現(xiàn)更低的功耗和更高的效率。
2.人工智能技術(shù)可用于預(yù)測(cè)芯片級(jí)電源管理系統(tǒng)的故障,實(shí)現(xiàn)更可靠的系統(tǒng)運(yùn)行。
3.人工智能技術(shù)可用于開發(fā)新的芯片級(jí)電源管理技術(shù),實(shí)現(xiàn)更小尺寸、更高集成度的系統(tǒng)。
芯片級(jí)電源管理技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合
1.物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對(duì)芯片級(jí)電源管理技術(shù)提出了更高的要求,需要更低的功耗、更高的集成度和更強(qiáng)的可靠性。
2.芯片級(jí)電源管理技術(shù)可用于延長(zhǎng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電池壽命,減少維護(hù)成本。
3.芯片級(jí)電源管理技術(shù)可用于實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和管理,提高系統(tǒng)安全性。
芯片級(jí)電源管理技術(shù)與可再生能源的結(jié)合
1.可再生能源發(fā)電的間歇性和波動(dòng)性對(duì)芯片級(jí)電源管理技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn),需要更強(qiáng)的適應(yīng)性和靈活性。
2.芯片級(jí)電源管理技術(shù)可用于提高可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的效率和可靠性。
3.芯片級(jí)電源管理技術(shù)可用于實(shí)現(xiàn)可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)和離網(wǎng)運(yùn)行,提高系統(tǒng)靈活性。
芯片級(jí)電源管理技術(shù)與5G通信的結(jié)合
1.5G通信對(duì)芯片級(jí)電源管理技術(shù)提出了更高的要求,需要更低的功耗、更高的效率和更強(qiáng)的可靠性。
2.芯片級(jí)電源管理技術(shù)可用于延長(zhǎng)5G通信設(shè)備的電池壽命,減少維護(hù)成本。
3.芯片級(jí)電源管理技術(shù)可用于實(shí)現(xiàn)5G通信設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和管理,提高系統(tǒng)安全性。
芯片級(jí)電源管理技術(shù)與汽車電子的結(jié)合
1.汽車電子系統(tǒng)對(duì)芯片級(jí)電源管理技術(shù)提出了更高的要求,需要更低的功耗、更高的效率和更強(qiáng)的可靠性。
2.芯片級(jí)電源管理技術(shù)可用于延長(zhǎng)汽車電子系統(tǒng)的電池壽命,減少維護(hù)成本。
3.芯片級(jí)電源管理技術(shù)可用于實(shí)現(xiàn)汽車電子系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制和管理,提高系統(tǒng)安全性。
芯片級(jí)
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