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為物聯網供電
 

【作者: Eric Faraci】   2017年03月30日 星期四

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物聯網(IoT)—如雨後甘霖般拯救了我們身邊那些電器的悲慘命運。曾經迷失的裝置,現在找到了新出路;以往無聲的裝置,現在能夠溝通了。雖然這些功能使電器能夠與我們的手機和家中的一切無縫連結,但這其實並不容易達成。越多樣的功能代表所需要消耗的功率越高。因此,儘管我們的目光都集中在新發現的通訊方式上,電源必須重新被設計,好讓所有功能順利運作。



圖1
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不幸的是,要提升物聯網裝置所需的功率並不是件容易的事。這些裝置的功率需求與傳統裝置有所不同。舉例來說,電錶曾經只需消耗相當低的功率,設計人員使用基於電容器的解決方案為偏壓電路供電即可。在物聯網帶著通訊功能進入這個裝置,並將這些電錶變成「智慧」電錶後,電源額定值將提升到一個現有解決方案無法提供的程度。設計人員因此得將電源改採返馳式轉換器以維持一定的效能。但這並未放寬對於電源的要求,其在操作上仍需從120VAC和240VAC的家用輸入電壓轉為208VAC和480VAC的商用輸入電壓。在處理大範圍輸入電壓的同時,還必須維持高效率,以防止系統過熱,並同時降低從電網汲取的能耗中、高達數百萬個單位的能量消耗。這些都是相當棘手的問題。


當通訊和其他「智慧」功能被加入像是燈光的開關/調光器、煙霧/二氧化碳偵測器和距離偵測器等裝置時,問題將更不僅限於功率表上。客戶在選擇零組件時,為的多半是使用者介面和通訊等功能,而非一個設計精良的電源。然而,為了確保最佳的使用者體驗,這些電源元件的設計也應受到高度的重視,設計人員應投入更多的時間和心力在其中。。功率是不能被忽略的,因此設計人員必需花費一定的時間選擇並設計適當的電源。這麼一來將必然會延長開發時間,原本透過完美設計所達到的心靈滿足,將被不斷嘗試於領先市場的競爭所取代。



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

不過設計人員亦無須感到挫敗,因為市面上有許多用於加速設計過程的支援和工具。TI提供許多能夠解決功率相關問題的裝置,從高整合度的控制器和能夠將電路板尺寸最小化的UCC28880和UCC28910 FET解決方案,到能夠兼顧尺寸、效能和成本的UCC28704、UCC28740、UCC28722等高效能返馳式控制器。這些像是波谷切換和高階的AM / FM調製模式等高階的控制功能裝置,能夠在將損耗和尺寸作最小化的同時,將效能極大化。


設計工具資訊

從裝置的網頁上獲得加速開發裝置的設計工具相關資訊,包括:


‧ 帶有功能和應用說明的描述性產品規格表


‧ 提供設計和使用上更多詳細資訊的應用注釋


‧ 用於參數和零組件選擇的Excel和/或MathCAD設計計算系統


‧ 在完成硬體建構前用於驗證功能的SPICE模型


‧ 評估模組能夠協助立即在實驗室裝設可運作的硬體


‧ 顯示在其他操作條件下尺寸和效能的參考設計


儘管功率並非客戶在選擇新的物聯網裝置時所注意的重點,它仍舊是不可忽視的。物聯網所帶來的嶄新且令人興奮的新功能並非毫無代價,因為他們需要一個全新的電源設計。而豐富的設計支援工具,可以幫助工程師快速將其電源進行最佳化並開始運作。


設計參考資源

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


2.採用UCC28910的0.35A隔離式一次側回授馳返的12V電壓參考設計是一個緊密且符合成本效益的通用交流輸入電壓,在4.2W條件下能夠通過UCC28910變為12V。http://www.ti.com/tool/PMP30044


3.108VAC-305VAC輸入電壓、3.6V / 5mA返馳式參考設計是一個極小型高壓和低壓線路交流輸入,通過UCC28910,在18mW條件下變為3.6V。http://www.ti.com/tool/PMP9742


4.具有遠端中斷和Wi-Fi連接功能的智慧插座是一個可以透過遠端連接/中斷功能和Wi-Fi連接來測量能量的智慧插座。http://www.ti.com/tool/TIDC-SMARTPLUG-WIFI


5.用於無中性線無線照明的<125μA待機高效電源參考設計是一種為低功耗無線藍牙MCU供電,以便在UCC28881無中性線時實現無線控制燈開關的參考設計。http://www.ti.com/tool/TIDA-01097


(本文作者Eric Faraci 任職於德州儀器)


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