ADI

Neil Zhao, Mariah Nie, 和 Ning Jia

考虑到日益迫近的全球能源危机和人们对环境保护的期望日益增高,节能对高效无线网络的运营至关重要。功率放大器(PA)是基站和 中继器的核心,其功耗可能占基站总功耗的一半。对功率放大器进行监控不仅可以提高功效、降低运营成本、提高输出功率和线性度, 而且可以使系统操作人员及时发现和解决问题,进而提高可靠性和可维护性。

ADI公司提供三种 PA监测器1实现方案:一种是分立器件方案,一种是基于 AD72942 的 12位的集成型监测和控制系统的方案,以及一种基于 ADuC7026 高精度 模拟微控制器3的集成型方案。分立方案需要使用的器件较多,而且 PCB布局复杂,PCB面积也较大,这些因素都导致较高的成本。A D7294的优点是集成度高、成本低且可靠性高,但缺点是需要使用外部微控制器(MCU)来实现PA监控功能。 A DuC7026与A D7294具有很多相同的优点,主要的区别是A DuC7026包含MCU。另外,ADuC7026支持外部同步采样,这个特性在TD-SCDMA应用中很有用。

本文介绍了一个基于A DuC7026实现功率放大器监控的参考设计,功能包括设置输出功率、监测电压驻波比(VSW R)、监测横向扩散金属氧化物半导体 (L DMOS)场效应管的漏极电流和温度,并在某个参数超过预定的阈值时发出报警信号。

系统框图

图1给出了PA监测器的系统框图。RF信号在经由可变电压衰减器(VVA)、 ADL5323 预驱动器、功率放大器和双向耦合器处理后,由天线发射出去。A DuC7026的片上MCU对PA模块中两级LDMOS的温度和电流及PA模块的前向和反向功率进行采样。 MCU把采样数据发送到PC以便在用户界面(UI)上显示。操作人员可通过用户界面调整系统参数。

图1. 系统框图

PA监测模块

温度监测: 功率放大器的功耗会影响其性能。PA某些时候工作在较高的静态工作点,但输出功率较低。大量的能量在LDMOS器件上被 转换成热量,这不仅浪费了能量,而且降低了可靠性。监测PA的温度,调整其静态工作点可以使系统达到最佳性能

图2给出了温度监测器的功能框图,该系统使用 ADT75 数字温度传感 器来监测两个LDMOS级的温度。ADT75(有8引脚MSOP和SOIC封装形式可供选择)把温度转化成分辨率为0.0625°C的 数字信号,其关断模式可将电源电流降低到3μA(典型值)。

图2. 温度监测器功能框图。

图3给出了温度监测程序的流程图。在收到温度检测指令后,A Du C7026 MCU首先设置温度检测标识,然后通过I2C®总线从A DT75 读出温度数据,并把该数据发送到PC。接着,程序检查A DT75的过温引脚(O S/ALERT)状态,如果温度超过了阈值,则点亮LED。在收到配 置温度阈值的指令时, A DuC7026从PC读入配置数据并通过I2C总线把阈值温度写入到A DT75。当微控制器收到读入温度阈值的指令时,它从ADT75读入阈值温度并把它传送到PC。

图3. 温度监测程序的流程图

电流监测: 控制PA的漏极电流,使其在温度和时间变化时保持恒定,就可以极大地改善功放的总性能,同时又可确保功放工作在调整的 输出功率范围之内。影响PA漏极电流的两个主要因素是PA的高压供电线的变化和片上温度的变化。PA晶体管的漏极电压很容易受高压供电线变化的影响。我们可以用高电压分流监测器来测量LDMOS的漏极电流。如果连续地监测漏极电流,当在电源上出现电压波动时,操作人员可重新调整栅极电压使LDMOS保持在最佳工作点。

图4给出了电流监测器的功能框图。该系统使用A D 8211高压高精度分流放大器来采集PA模块中两个LDMOS级的漏极电流。A D 8211的增益为固定的20V/ V,在整个工作温度范围内的增益误差为±0.5%(典型值 )。 AD8211 缓存的输出电压直接输出到模数转换器,由A DuC7026 的片上ADC进行采样。漏极电流阈值由A D5243数字电位计设定,A DuC7026通过I2C总线对 AD5243 进行控制。 系统根据 ADCMP600 比较器的输出来判定漏极电流是否超过或低于阈值。如果漏极电流超过 阈值,系统点亮相应的LED向操作人员报警。

图4. 电流监测器功能框图。

电压驻波比(VSWR)监测: VSWR是天线系统的一个关键参数,它反映天线系统中元件之间的匹配程度。反向功率影响PA的输出功率,反 向功率过大会导致发射出去的信号产生失真。因而,有必要监测VSWR使基站具有最优性能。

图5给出了VSWR监测器的功能框图。该系统使用双向耦合器和 AD8364 双通道TruP wr™检测器来测量前向和反向功率。AD8364双通道有效值RF功率测量子系统可精确地测量和控制信号的功率。A D8364 灵活性强,可方便地对RF功率放大器、无线电收发器AGC电路和其它通讯系统实施监测和控制,其输出可用于计算VSWR和监测传输线的匹配度。较大的VSWR 值表明天线出现故障,操作人员应通过调整PA增益或电源电压对系统进行保护。

图5. VSWR监测器功能框图。

自动功率控制: 根据通信系统的要求,发射机必须确保功率放大器能满足发射的需要,调整基站发射功率保持在精准值,控制输出功 率在覆盖允许范围内,不至过小无法满足网络规划时的覆盖距离要求,而减少小区覆盖范围,又不会产生过强的输出信号对相邻基站 造成干扰。由于过功率会引起功率放大器饱和并使信号发生非线性失真,系统应提供过功率保护功能,保证功率放大器不工作在过功率条件下。基于上述原因,必须对输出功率进行测量和控制以使之保持稳定。

图6给出了自动功率控制回路的功能框图,该回路包含双向耦合器、TruP wr检测器、微控制器和可变电压衰减器。双向耦合器把前向功率传送到TruP wr 检测器,检测器跟踪信号幅度的变化。A DuC7026的片上ADC对检测器的输出采样。微控制器比较输出功率的实际值与期望值,并使用PID 算法来调整控制电压偏差,使功率放大器工作在性能最佳的工作点上。

图6. 自动功率控制回路的功能框图

图7给出了PID算法的流程图。首先,该程序设定初始控制参数Kp、Ki和Kd并设定输出功率的期望值。然后, ADC对AD8364的输出采样,采样得到的数据经滤波后转换成功率。程序根据系统的传递函数计算出输出功率的期望值与实际值之差,以及下一个期望采样值和控制电压,并对 DAC寄存器进行配置。这样就完成了一个采样和控制过程周期,这个过程不断循环。

图7. PID算法的流程图

用户界面

UI主要用来提供人机交互界面,实时显示检测数据,并响应操作员的输入命令。图8给出了用户界面程序的流程图。程序运行后,首先 要打开串行端口并启动通讯链接。然后,可以选择各功能模块进行监测和控制

图8. UI控制的流程图。

图9给出了一个温度测试结果。用户可以随时改变高温和低温阈值。在本例中,高温阈值从35°C改到31°C。当环境温度上升到新阈值之上时,过温警报灯变红,PC发出连续的警铃声。

图 9. 用于显示温度测试结果的界面。

硬件连接

图10给出了PA监测器的演示电路板的连接图。主板由6V适配器供电,它与PC机之间通过串口线相连,以便下位机ADuC7026与上位机PC通信;通过 ADF4252 评估板产生的RF信号,连接到主控板的RF信号输入端,而后通过如下链路输出: RF输入→可调衰减器A V103→PA前级驱动功率放大器ADL5323→双定向耦合器ZABDC10-25HP→RF输出→频谱仪Agilent 4396B。其中ADF4252评估板的输出频率通过 PC机控制,PC与ADF4252之间通过一根并口转串口的电缆连接。

图 10. PA监测器演示电路板的硬件连接。

结论

T该参考 设计为在蜂窝基站(GSM、EDGE、UMTS、CDMA、TD-SCDMA),点到多点和其它RF传输系统中监测和控制PA提供了一个集成的解决方案。利用ADI 公司的高精度模拟微控制器A DuC7026实现PA监测器应用可以增加灵活性,因为它具有多通道高性能12位ADC和DAC,以及片上可编程逻辑阵列(PL A)。其 AD转换可通过外部转换输入或PLA转换输出来启动,这个特性对需使用同步信号对前向功率进行采样的TD-SCDM A应用系统很有帮助。PLA 集成到芯片上的好处非常明显:用户可以根据要求轻松、简洁地实现各种逻辑。而且各种算法,例如PID控制、VSWR监测、温度监测和电流监测等算法都可通 过ADuC7026来实现,无需使用其它控制器。从系统设计的角度来看,这个集成解决方案可节省PCB面积、方便PCB布局,降低系统成本并提高系统可靠性。

参考电路

1、www.analog.com/cn/analog-dialogue/articles/power-amplifier-control-in-ba....

2、 www.analog.com网站提供 ADI公司所有产品的说明书和进一步的产品信息。

3、 www.analog.com/cn/products/processors-dsp/analog-microcontrollers.html.

作者:Neil-Zhao

Neil Zhao has worked as a field applications engineer with the China Applications Support Team at ADI for one year. He provides technical support for horizontal analog products across China. In January 2008, Neil graduated from Beihang University with a master’s degree in communications and information systems. He has published several articles.

Mariah-Nie

Mariah Nie 是ADI公司中国技术支持中心经理,在ADI有5年的工作经历,负责向中国用户就ADI的模拟产品提供技术支持。她于2003年获北京理工大学电子工程专业硕士学位

Ning Jia

Ning Jia 是ADI亚洲客户应用中心的一名应用工程师,负责整个亚洲地区关于众多模拟产品的技术支持。Ning毕业于北京邮电大学,获得信号与信息处理硕士学位,于2007年加入ADI。

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用于自动驾驶汽车12V-12V 冗余电池系统的98% 效率双向降压-升压型控制器

Analog Devices, Inc (ADI) 宣布推出 Power by Linear(TM) LT8708/-1,这款效率达 98% 的双向降压-升压型开关稳压控制器在两个具有相同电压的电池之间运行,非常适合在自动驾驶汽车中提供冗余电源。LT8708/-1 利用一个输入电压供电运行,该输入电压可以高于、低于或等于输出电压,这使其十分适合电动汽车和混合动力汽车中常见的两个各为 12V、24V 或 48V 的电池。该器件在两个电池之间运行,可避免在其中一个电池出现故障的情况下发生系统停机。另外,LT8708/-1 还可在 48V/12V 和 48V/24V 双电池系统中使用。

查看 LT8708/-1 产品页面、下载数据手册、申请样片和订购评估板:www.analog.com/pr0918/LT8708
LT8708/-1 采用单个电感器在 2.8V 至 80V 的输入电压范围内工作,并能产生 1.3V 至 80V 的输出电压,提供高达几 kW 的功率,具体取决于外部组件的选择和相数。它简化了需要在正向或反向调节 V(OUT) 、V(IN) 和 / 或 I(OUT) 、I(IN) 的电池 / 电容器备份系统中的双向电源转换。此器件的 6 种独立调节形式使其可在众多应用中使用。

将 LT8708-1 和 LT8708 并联使用,以增加功率和相数。LT8708-1 始终作为主器件 LT8708 的从属器件运行,可采用异相时钟,并能够提供与主器件一样多的功率。单个主器件上可以连接一个或多个从属器件,按比例提高系统的功率和电流容量。

另一种应用是用输入电压为负载供电,此时该输入电压还为负责给电池或超级电容器组充电的 LT8708/-1 电路供电。当输入电压消失时,可利用 LT8708 的双向能力从电池或超级电容器继续给负载供电,而不会中断。

可以监控和限制转换器输入侧和输出侧的正向和反向电流。可以使用四个电阻器独立地设置所有四个电流限制 (正向输入、反向输入、正向输出和反向输出)。与 DIR (方向) 引脚相结合,可对器件进行配置,以从V(IN)至 V(OUT) 或从 V(OUT) 至 V(IN) 处理电源,非常适合汽车、太阳能、电信和电池供电型系统。

LT8708 采用 5mm x 8mm QFN-40 封装。可提供三种温度级版本,扩展和工业温度级版本的工作范围为 -40摄氏度 至 125摄氏度,高温汽车级版本的工作范围则为 –40摄氏度 至 150摄氏度。如需更多信息,请访问 www.analog.com/pr0918/LT8708

特性概要:LT8708/-1

* 与两个具有相同或不同电压的电池配合运行
* 同步整流:效率高达 98%
* 多相运行可提供高达几 kW 的功率
* 单个电感器允许 V(IN) 高于、低于或等于 V(OUT)
* 6 种独立的调节形式
* V(IN) 电流 (正向和反向)
* V(OUT) 电流 (正向和反向)
* VIN 和 V(OUT) 电压
* 支持正向和反向不连续导通模式
* 开关操作时支持 MODE 和 DIR 引脚更改
* V(IN)范围为 2.8V (需要 EXTV(CC) > 6.4V) 至 80V
* V(OUT) 范围:1.3V 至 80V
* 采用具有高电压引脚间距的 40 引脚 5mm × 8mm QFN 封装

价格与供货

Analog Devices 公司简介

Analog Devices, Inc. 是全球领先的高性能模拟技术公司,致力于解决最棘手的工程设计难题。我们使客户能够利用无与伦比的技术进行检测、测量、供电、连接和解读,智能地在现实和数字领域之间架起桥梁,从而了解我们周围的世界。详情请浏览 www.analog.com/pr0918

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伺服其实是一种用于实现运动控制的动力传动技术,同时提到了其可能会涉及到的一些产品。然而,产线设备上的高性能运动控制功能,光靠这些传动产品显然是无法完成和实现的,必须将它们整合在一起,并有机的融入到设备的自动化系统中去,才能发挥其应有的作用。

考虑到交流变频伺服已经在目前的工业应用中成为了运控领域的绝对主力,接下来关于伺服技术的讨论中,将主要以交流伺服作为重点。

交流变频伺服,是一种以交流变频作为动力传动方式的伺服技术,其核心自然就是伺服驱动器和伺服电机了。伺服驱动器基于控制端指令,将电源侧标准动力输入转换成伺服电机所需的可调节交流动力电源;伺服电机,则会将这个动力电源再进一步转换为机械动力输出,从而驱动负载完成特定的运动控制功能。

这样看来,要在设备的自动化系统中引入交流伺服技术,至少得在三个方面与其进行对接与融合:

* 控制平台
* 电力驱动
* 机械传动

本期,我们先来聊聊伺服系统的控制平台。

在谈到伺服与变频的区别时,我们曾经说过,为了能够达到较高的应用控制精度,伺服驱动与控制平台之间指令更新的时间刻度必须要精确到微妙级,它们须以极为确定的时间周期进行运控数据的实时交互。因此,长期以来,设备运控平台在接入伺服产品时,都需要使用专属的运控数据端口,例如:高频脉冲串端口或专用运控总线端口。

一般来说,使用脉冲串方式控制伺服,其硬件成本是相对较低的,大部分用户并不会太在意它对伺服的控制其实是开环的。然而与此同时,其短板也是很明显的。一方面,运控系统的拓扑结构比较单一,不够灵活,只能是星型布局;另一方面,由于单个脉冲模块能够同时接入的伺服轴数十分有限,系统的空间占用和接线数量都会随着其轴数的增加而变得异常庞大,这对于那些大型的伺服运控设备来说,会严重影响其应用和集成的综合体验。

专用运控总线采用数字串行通讯的方式来完成控制器与伺服驱动之间的数据交互,单一端口能够接入很多伺服轴,加之在连接方式上,它们大部分都支持多组件的跨接串联,能够以链式布局构建网络,这让系统的拓扑结构变得十分灵活,有助于为用户节省大量的设备空间占用、减少线束连接,并简化运控系统的应用和集成工作。然而,彼时专属总线运控产品高昂的采购成本,却总是让不少用户望而却步。以至于,一直以来,它们都被大家认为是“高端”的伺服运控产品。

另外,由于伺服应用在控制策略上更侧重在空间和力学方面的数据计算,需要处理大量的运动学任务,如:空间坐标系转换、运动轨迹规划与追踪、加减速度与力矩的运算...等等,这与一般的离散、逻辑、批次、过程...等控制方式有着极大的差别。

加上前面所说的运控数据接口的特殊性,早些年的自动化运控设备往往都需要同时配备逻辑控制器 PLC 和专用的运动控制器 MC,去分别处理逻辑控制任务和运动控制任务。这样的设备控制系统,其复杂性是显而易见的,用户不仅要同时配置和操作两套控制系统,还不得不考虑二者之间大量的数据交互和运算逻辑,这让机器的应用成本在设计、使用和维护、甚至学习和培训...等各个方面都显得非常之高。

近几年,随着电子半导体和信息通讯技术的不断进步,设备控制器与现场总线产品的发展也开始进入到一个全新的时代。

一方面,集成运动和离散、逻辑...等控制方式的高性能多策略控制器,已经基本成了自动化控制产品的主流,用户只需要使用一种(自动化)控制器,就能够在其设备中实现多种策略类型的功能任务。

另一方面,工业以太网已经基本上解决了网络通讯的数据实时性和时间确定性的问题(尽管各家采用的方法有所不同),完全可以替代甚至超越上一代运控总线的应用性能,借助这种技术,用户在其设备中只需要使用一种协议的实时通讯技术,如: EtherCAT、PowerLink、ProfiNet IRT、SERCOS III.. 等,就可以将伺服传动与通用的自动化控制集成在同一个设备网络系统之中。

这样一来,伺服运控设备的自动化架构就变得十分简单了,每个运控设备单元只需使用一台自动化控制器,通过一种协议的网络便能够与其中各个伺服轴、变频器、I/O ... 等底层自动化组件实现通讯连接,并完成设备的各项功能;同时,产线上的多个设备单元,也完全可以通过仅使用一种实时通讯协议连接到同一个网络系统中,来实现它们之间的各种协同互操作,进而再共同接入到产线乃至整个工厂的运营管理平台上去。

目前,大部分自动化厂商都已经基于自身的产品体系推出了其所谓的“全集成”自动化设备控制系统。尽管名称各异,各个环节的技术细节也多有不同,但纵观其系统架构,却是殊途同归,基本上都属于我们上面所说的这种拓扑样式。

而设备用户能够接受这种曾经“高大上”的运控解决方案,很大程度上是由于新的控制器和以太网技术为产线设备所带来的总体成本和效益的优化。这种优化并不仅仅是硬件成本的降低(事实上很多硬件产品的成本是增加的),而更多的是体现在因系统结构的简化、功能的整合、性能的提升、操作的易用性...而给企业创造出来的附加价值与综合收益。

不过,考虑到当下工业以太网协议各大品牌/阵营割据圈地的现状,设备用户在选择其伺服运控系统时或许并没有那么自由。尽管各家都宣称自己的系统与所采用的技术是开放的,但实际上,在控制平台的搭建上,其品牌/阵营的排他性现象还是明显存在的。除了采用 EtherCAT 这种目前比较普及的通讯协议的运控/自动化产品以外,大部分品牌的设备控制器基本只能兼容自家(或合作体系内)的伺服产品。用户很多时候,不得不因此为了某一个功能而被整个品牌的全系列产品所绑架。而这种局面,目测至少要等到下一代工业通讯技术出现时才可能有所改观。

另外,需要指出的是,上面所说的这种集成运控系统,应该更加适合那些通用的非标自动化设备,比如:包装机、轮胎成型机...等,而对于像数控加工、工业机器人...等类型的专机设备,貌似并不太适用,至少目前是这样的。例如:机床设备所使用的 CNC 数控系统,工业机器人所使用的集成伺服驱动单元的专用控制器...等等。道理其实也并不复杂,单机应用、功能标准、技术成熟、产量巨大...等多方面因素,足够支撑这些专机应用去开发和使用专用的运动控制系统。

尽管从技术角度看,通用控制器应该已经完全具备了处理专机任务的能力,但要知道,这些经过多年积累、极为成熟,且早已经被市场验证与认可的专机应用,其软件代码移植、集成和测试的工作量是巨大的,尤其是那些高难度的复杂应用,如:某些特殊的 G-Code、多自由度机器人的空间坐标系转换...等。

短期内,专机设备用户或许更倾向于借助通用的网络技术,将整机在数据通讯和信息交互层面与产线系统进行集成与融合(如数控机床、机器人与通用自动化设备的集成),而并没有足够的动力去对底层控制架构进行太大的调整。但从长远看,将机器人和数控...等专机应用整合到通用的自动化控制系统之中,则必定是行业发展的大势所趋。

实际上,这件事已经在某些领域悄然开始了......

本文转自:伺服传动与设备的控制系统

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将物理基础设施连接到互联网,会使系统容易遭受新的安全威胁。让高管们夜不能寐的威胁因行业差异而各不相同,但各个领域的网络安全问题无疑都在恶化。

制造业的安全人员担心员工将感染了病毒的U盘插入机器,医院管理人员则担心恶意软件毁掉未打补丁的核磁共振成像(MRI)机器,或是黑客会引导输液泵注射致命剂量的药物。

Josh Corman是位于马萨诸塞州的计算机软件公司PTC的首席安全官,他总结了六个理由,说明物联网安全与传统信息技术的为何不同,以及为何更难处理。

首先是物联网安全问题的后果更为可怕。我们将越来越多的物理系统和设施连接到无线网络,风险也越来越高。一旦汽车或输液泵受到攻击,可能会导致人员死亡。

由此引出了Corman提出的第二个原因,即物联网安全是一项特殊挑战:对手与我们此前所见都不同。他们不再是试图赚钱或制造麻烦的独行黑客,当今的对手是国家黑客系统,我们面对的是全力以赴的网络战争。

2010年摧毁伊朗离心机的震网(Stuxnet)病毒可能是最早的案例。然后是2017年8月,一家沙特化学工厂遭到了一场旨在引发爆炸和破坏石油化工产品生产的黑客攻击。专家认为,这次袭击由国家支持,目的是传递政治信息。

Corman指出的另外两大原因源于时限和经济因素。当一家公司购买传统信息技术系统时,只能在一定时限内得到软件公司的支持。直到过去的几个月,一些芯片制造商和软件供应商才开始为物联网产品提供为期7年和10年的支持。有一些仍然没有提供任何详细的支持合同,或者将期限限制在2到3年。

在某些情况下,这样做是因为经济上还不允许。一个联网产品产生的利润可能微乎其微,但或许需要许多年的更新、补丁和安全评估。未来出售商品的成本可能还需要包括年度安全更新和补丁。

Corman的第五个原因与一个可怕的现实有关,即许多联网设备都是由不同公司生产并最后组装在一起的软件、硬件和固件构造出来的。只要有一个薄弱环节就能制造出漏洞,因此,如果为汽车开发车载信息系统的公司不更新其软件,那么整个汽车就会变得脆弱易受攻击。IT世界也面临着类似的挑战,但通过多年的合作,制造商们已经在系统升级以使每个组件都得到及时修补问题上达成了一致。

最后,许多连接设备都存在于与任何IT系统不同的环境中。在家里,没有IT经理可以将补丁推送到连接的冰箱。在工业环境中,修补一台机器可能会导致它停止使用线路上的其他设备。在这里,与停止每天产生数十万美元收入的流程的风险相比,黑客攻击的风险似乎很低。

很多联网设备所处的环境与IT系统并不相同。没有IT经理会将补丁推送到家庭环境里联网的冰箱上。而在工业环境下,给一台机器打补丁可能会导致它与生产线上的其他设备都停止工作。与使每天产生数十万美元收入的生产线停下来相比,黑客攻击这些联网设备的风险似乎很低。

在IT世界中,生命周期管理软件产业已经发展成熟,那些生命周期管理软件可以跟踪补丁并回滚有bug的软件。而在物联网世界中,我们还没有到达这一步。

本文来源; 本文转自:物联网安全问题棘手的六个原因

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Strategy Analytics刚刚发布的研究报告《2018年拥有语音控制的智能家居设备》预测,由于智能音箱的普及,语音控制在市场中占据了一席之地,但它并未在智能家居中终结。报告称,拥有语音控制的智能家居设备(不包括智能音箱)的销量将从2018年的15.4万台跃升至2025年的3230万台。霍尼韦尔的语音控制Lyric恒温器在2014年CES上推出后 ,有一些公司已经加入,包括三星,Ecobee以及最近的Brilliant的新型电灯开关。

“语音控制是控制事物的自然用户界面,”Strategy Analytics智能家居战略咨询服务总监Bill Ablondi表示, “然而,并非所有具有嵌入式语音控制功能的设备都需要内置数字助理 – 利用有限的命令库进行语音识别构建对于许多设备而言可能更具成本效益。”

报告指出,到2025年,智能家电,监控摄像头和智能灯泡将成为内置语音控制的最常见设备类型。 到2025年,美国,中国和英国将是语音控制智能家居设备最受欢迎的国家。许多设备将拥有嵌入式数字助理,如亚马逊Alexa和Google Home,但大多数将不会涉及额外费用。 该预测不包括可由基于语音的数字助理控制的设备,但没有嵌入式语音输入功能。

Strategy Analytics智能家居战略研究服务高级行业分析师Jack Narcotta补充说:“通过语音命令实现更大控制能力的潜力将为公司和消费者开辟新的用例。 它还为智能家居设备公司,家电制造商,元件制造商和运营商引入了新的用户界面设计维度。”

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George Qian 和 Michael Wu Analog Devices 公司

隔离型反激式转换器广泛用于汽车、工业、医疗和电信领域,在此类应用中电源必须具有可靠、易用、高电压和隔离的特性,隔离型反激式转换器必须随着负载、电压和温度的变化提供卓越的稳压性能。LT8304-1 是一款隔离型、非光反激式转换器,其专为高输出电压应用而优化,可提供高达 1000 V 的输出。

传统上,稳压反馈环路需要一个体积庞大的高电压分压器连同光耦合器,前者用于直接检测高输出电压,后者则用于穿过隔离势垒传回反馈信息。由于一个 1206 电阻器最多能承受 200 V(最大值)的高电压,因而产生了尺寸庞大的电阻器解决方案。这样一来,为了检测 1000 V 的电压,需要至少 6 个 1206 电阻器和一个小的底端电阻器。

从一个 4 V 至 28 V 输入产生 1000 V/15 mA 输出

LT8304-1 反激式转换器设计采用的组件较少。图 1 显示一款完整的 4 V~28 V 输入至 1000 V 输出解决方案,其能够支持 15 mA 负载。输出电流能力 随着输入电压的增加而提高,当输入电压高于 24 V 时可达到 13mA。由于 LT8304-1 可通过原边波形检测输出电压,因此无需配置大尺寸高电压分压器,也不必采用光耦合器。

图 1:一款提供 4 V 至 28 V 输入的完整 1000 V/15 mA 隔离型反激式转换器。

有关 LT8304-1 周围组件所承受之电压和电流应力计算的说明,详见 LT8304-1 的数据手册。值得注意的是,这款 1000 V 解决方案采用了一个在副边具有 3 个分离输出绕组的变压器。原边至副边匝数比为 1:10:10:10,而不是单副边绕组 1:30 匝数比变压器。1:10:10:10 变压器使得输出电压应力可在 3 个高电压输出二极管和 3 个高电压输出电容器之间分担。单个组件的电压额定值只需为总电压的 1/3,因而有利于获得更多可供选择的输出二极管和输出电容器。

图 2 显示这款峰值效率达到 90.5% 的反激式转换器。即使未采用光耦合器,各种不同输入电压下的负载调节仍然很紧,精度通常为 2% 至 3%,如图 3 所示。

图 2:图 1 所示转换器在各种不同输入电压条件下的效率。

图 3:图 1 所示转换器在各种不同输入电压条件下的负载调节性能。

从 4 V 至 18 V 输入产生 800 V/10 mA 输出

图 4 显示一款完整的 4 V~18 V 输入至 800 V 输出解决方案,其能够提供高达 10 mA 的输出电流。当输入为 18 V 和负载电流为 10 mA 时,该反激式转换器可实现 88.2% 的峰值效率。图 5 显示各种不同输入电压下的效率曲线;图 6 显示了卓越的负载调节性能。另外,该解决方案采用的组件较少。

图 4:一款提供 4 V 至 18 V 输入的完整 800 V/10 mA 隔离型反激式转换器。

图 5:图 4 所示解决方案在各种不同输入电压条件下的效率。

图 6:图 4 所示解决方案在各种不同输入电压条件下的负载调节性能。

结论

LT8304-1 是一款简单易用的单片微功率隔离型反激式转换器,专为高输出电压应用而优化。通过直接从原边反激式波形对隔离输出电压进行采样,完整的解决方案可保持严紧的电压调节 — 既不需要输出分压器,也不需要光隔离器。

输出电压简单地利用两个外部电阻器和第三个任选的温度补偿电阻器进行设置。边界模式操作造就了一款具卓越负载调节性能的小型磁性解决方案。一个 2 A、150 V DMOS 电源开关连同所有的高电压电路和控制逻辑单元均集成在耐热性能增强型 8 引脚 SO 封装中。LT8304-1 在 3 V 至 100 V 的输入电压范围内工作,并可提供高达 24 W 的隔离输出功率。

作者简介

Zhijun (George) Qian 是 Analog Devices 公司的一名高级工程师。他负责各种非隔离型和隔离型转换器的电源产品应用。他在浙江大学获得学士和硕士学位,并在中佛罗里达大学获得博士学位,所学专业均为电力电子。他于 2010 年加入凌力尔特(现隶属 ADI)。联系方式:zhijun.qian@analog.com
Michael Wu 是 Analog Devices 公司的一名产品应用工程师。他在电源部门工作,专攻隔离型和非隔离型 DC/DC 转换器。他毕业于圣路易斯奥比斯波的加州理工州立大学电气工程专业(获得学士和硕士学位)。联系方式:michael.wu@analog.com

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