在功率譜的中低端存在一些不太大的功率轉(zhuǎn)換要求，這在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之類的應(yīng)用中很常見(jiàn)。這些應(yīng)用需要使用能夠處理適度電流水平的功率轉(zhuǎn)換IC。電流通常在數(shù)百毫安范圍，但如果板載功率放大器為了傳輸數(shù)據(jù)或視頻而存在峰值功率需求，那么電流量可能更高。因此，隨著支持眾多物聯(lián)網(wǎng)器件的無(wú)線傳感器的激增，業(yè)界對(duì)專門用于空間和散熱受限器件的小型、緊湊、高效功率轉(zhuǎn)換器的需求在不斷增加。

 

然而，與其他很多應(yīng)用不同，許多工業(yè)和醫(yī)療產(chǎn)品對(duì)可靠性、尺寸和穩(wěn)健性通常有著更高的標(biāo)準(zhǔn)。正如大家所料，相當(dāng)部分的設(shè)計(jì)負(fù)擔(dān)落在了功率系統(tǒng)及其相關(guān)支持器件上。工業(yè)甚至醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品必須正常運(yùn)行并在多個(gè)電源（如交流電源插座和備用電池）之間無(wú)縫切換。此外，必須竭盡全力防止故障，同時(shí)在由電池供電時(shí)須最大程度延長(zhǎng)工作時(shí)間，以確保無(wú)論存在什么電源，系統(tǒng)都能可靠地正常工作。因此，這些系統(tǒng)內(nèi)部使用的功率轉(zhuǎn)換架構(gòu)必須魯棒、緊湊且散熱需求極低。

電源設(shè)計(jì)的考慮

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在集成無(wú)線傳輸功能的系統(tǒng)中使用線性穩(wěn)定器并不罕見(jiàn)。主要原因是其EMI和噪聲極低。盡管如此，雖然開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)生的噪聲高于線性穩(wěn)壓器，但前者的效率要優(yōu)越得多。已經(jīng)證明，如果開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的行為可預(yù)測(cè)，那么許多敏感應(yīng)用中的噪聲和EMI水平是可管理的。如果開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器在正常模式下以恒定頻率開(kāi)關(guān)，并且開(kāi)關(guān)邊沿干凈、可預(yù)測(cè)且沒(méi)有過(guò)沖或高頻振鈴，那么EMI將極小。此外，小封裝尺寸和高工作頻率可以提供小而緊湊的布局，從而最大限度地降低EMI輻射。而且，如果穩(wěn)壓器可以與低ESR陶瓷型電容一起使用，則輸入和輸出電壓紋波（這是系統(tǒng)中的額外噪聲源）可以最小化。

當(dāng)今工業(yè)和醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的主輸入電源通常是來(lái)自外部AC-DC適配器和/或電池組的24 V或12 V直流電源。然后，此電壓通過(guò)同步降壓轉(zhuǎn)化器進(jìn)一步降低到5 V和/或3.x V電壓軌。盡管如此，經(jīng)過(guò)這些醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備內(nèi)部調(diào)節(jié)后的供電軌數(shù)量卻在增加，而工作電壓持續(xù)降低。因此，其中許多系統(tǒng)仍然需要3.x V、2.x V或1.x V電壓軌，用于為低功耗傳感器、存儲(chǔ)器、微控制器內(nèi)核、輸入/輸出和邏輯電路供電。然而，用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?nèi)部功率放大器可能需要最高0.8 A電流能力的12 V電壓軌，以將任何記錄的數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程集中式集線器。

傳統(tǒng)上，該12 V電壓軌由升壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器提供，需要專門的開(kāi)關(guān)模式電源設(shè)計(jì)知識(shí)和技能，并且占用印刷電路板(PCB)上相當(dāng)大的面積。

結(jié)論

近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的部署爆炸式增長(zhǎng)，其中包括各種用于軍事和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的產(chǎn)品。新一波產(chǎn)品，包括裝有傳感器的醫(yī)療和科學(xué)儀器，一直是近年來(lái)市場(chǎng)的重要推動(dòng)因素，現(xiàn)已開(kāi)始出現(xiàn)顯著增長(zhǎng)的跡象。與此同時(shí)，這些系統(tǒng)的空間和熱設(shè)計(jì)限制催生了一類新型功率轉(zhuǎn)換器，要求其實(shí)現(xiàn)小尺寸、緊湊且熱效率高的必要性能指標(biāo)，以為諸如功率放大器等內(nèi)部電路供電。