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为物联网供电
 

【作者: Eric Faraci】2017年03月30日 星期四

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物联网(IoT)—如雨后甘霖般拯救了我们身边那些电器的悲惨命运。曾经迷失的装置,现在找到了新出路;以往无声的装置,现在能够沟通了。虽然这些功能使电器能够与我们的手机和家中的一切无缝连结,但这其实并不容易达成。越多样的功能代表所需要消耗的功率越高。因此,尽管我们的目光都集中在新发现的通讯方式上,电源必须重新被设计,好让所有功能顺利运作。



图1
图1

不幸的是,要提升物联网装置所需的功率并不是件容易的事。这些装置的功率需求与传统装置有所不同。举例来说,电表曾经只需消耗相当低的功率,设计人员使用基于电容器的解决方案为偏压电路供电即可。在物联网带着通讯功能进入这个装置,并将这些电表变成「智慧」电表后,电源额定值将提升到一个现有解决方案无法提供的程度。设计人员因此得将电源改采返驰式转换器以维持一定的效能。但这并未放宽对于电源的要求,其在操作上仍需从120VAC和240VAC的家用输入电压转为208VAC和480VAC的商用输入电压。在处理大范围输入电压的同时,还必须维持高效率,以防止系统过热,并同时降低从电网汲取的能耗中、高达数百万个单位的能量消耗。这些都是相当棘手的问题。


当通讯和其他「智慧」功能被加入像是灯光的开关/调光器、烟雾/二氧化碳侦测器和距离侦测器等装置时,问题将更不仅限于功率表上。客户在选择零组件时,为的多半是使用者介面和通讯等功能,而非一个设计精良的电源。然而,为了确保最佳的使用者体验,这些电源元件的设计也应受到高度的重视,设计人员应投入更多的时间和心力在其中。 。功率是不能被忽略的,因此设计人员必需花费一定的时间选择并设计适当的电源。这么一来将必然会延长开发时间,原本透过完美设计所达到的心灵满足,将被不断尝试于领先市场的竞争所取代。



图2 : (source: PYMNTS.com)
图2 : (source: PYMNTS.com)

不过设计人员亦无须感到挫败,因为市面上有许多用于加速设计过程的支援和工具。 TI提供许多能够解决功率相关问题的装置,从高整合度的控制器和能够将电路板尺寸最小化的UCC28880和UCC28910 FET解决方案,到能够兼顾尺寸、效能和成本的UCC28704、UCC28740、UCC28722等高效能返驰式控制器。这些像是波谷切换和高阶的AM / FM调制模式等高阶的控制功能装置,能够在将损耗和尺寸作最小化的同时,将效能极大化。


设计工具资讯

从装置的网页上获得加速开发装置的设计工具相关资讯,包括:


‧ 带有功能和应用说明的描述性产品规格表


‧ 提供设计和使用上更多详细资讯的应用注释


‧ 用于参数和零组件选择的Excel和/或MathCAD设计计算系统


‧ 在完成硬体建构前用于验证功能的SPICE模型


‧ 评估模组能够协助立即在实验室装设可运作的硬体


‧ 显示在其他操作条件下尺寸和效能的参考设计


尽管功率并非客户在选择新的物联网装置时所注意的重点,它仍旧是不可忽视的。物联网所带来的崭新且令人兴奋的新功能并非毫无代价,因为他们需要一个全新的电源设计。而丰富的设计支援工具,可以帮助工程师快速将其电源进行最佳化并开始运作。


设计参考资源

1.AC/DC電源的1W輔助電源(100V-450VDC,5W,80%效率)參考設計是一個具有多輸出電壓的緊密5W寬高壓直流輸入輔助電源。http://www.ti.com/tool/TIDA-00708 (1.AC/DC电源的1W辅助电源(100V-450VDC,5W,80%效率)参考设计是一个具有多输出电压的紧密5W宽高压直流输入辅助电源。 http://www.ti.com/tool/TIDA-00708)


2.采用UCC28910的0.35A隔离式一次侧回授驰返的12V电压参考设计是一个紧密且符合成本效益的通用交流输入电压,在4.2W条件下能够通过UCC28910变为12V。 http://www.ti.com/tool/PMP30044


3.108VAC-305VAC输入电压、3.6V / 5mA返驰式参考设计是一个极小型高压和低压线路交流输入,通过UCC28910,在18mW条件下变为3.6V。 http://www.ti.com/tool/PMP9742


4.具有远端中断和Wi-Fi连接功能的智慧插座是一个可以透过远端连接/中断功能和Wi-Fi连接来测量能量的智慧插座。 http://www.ti.com/tool/TIDC-SMARTPLUG-WIFI


5.用于无中性线无线照明的


(本文作者Eric Faraci 任职于德州仪器)


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