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熱管理:突破功率密度障礙的3種方法

幾乎每個(gè)應(yīng)用中的半導(dǎo)體數(shù)量都在成倍增加，電子工程師面臨的諸多設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)都?xì)w結(jié)于需要更高的功率密度。例如下面這幾類(lèi)應(yīng)用：?·?????? 超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心：機(jī)架式服務(wù)器工作使用的功率讓人難以置信，這讓公用事業(yè)公司和電力工程師難以跟上不斷增長(zhǎng)的電力需求?！?????? 電動(dòng)汽車(chē)：從內(nèi)燃機(jī)到 800V 電池包的過(guò)渡會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力總成的半導(dǎo)體組件數(shù)量呈指數(shù)增加?！??&n
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使用TI功能安全柵極驅(qū)動(dòng)器提高SiC牽引逆變器的效率

隨著電動(dòng)汽車(chē) (EV) 制造商競(jìng)相開(kāi)發(fā)成本更低、行駛里程更長(zhǎng)的車(chē)型，電子工程師面臨降低牽引逆變器功率損耗和提高系統(tǒng)效率的壓力，這樣可以延長(zhǎng)行駛里程并在市場(chǎng)中獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。功率損耗越低則效率越高，因?yàn)樗鼤?huì)影響系統(tǒng)熱性能，進(jìn)而影響系統(tǒng)重量、尺寸和成本。隨著開(kāi)發(fā)的逆變器功率級(jí)別更高，每輛汽車(chē)的電機(jī)數(shù)量增加，以及卡車(chē)朝著純電動(dòng)的方向發(fā)展，人們將持續(xù)要求降低系統(tǒng)功率損耗。過(guò)去，牽引逆變器使用絕緣柵雙極晶體管 (IGBT)。然而，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，碳化硅 (SiC) 金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有比IGBT更高
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使用集成 GaN 解決方案提高功率密度

氮化鎵 (GaN) 是電力電子行業(yè)的熱門(mén)話題，因?yàn)樗梢允沟?80Plus 鈦電源、3.8kW/L 電動(dòng)汽車(chē) (EV) 車(chē)載充電器和 EV 充電站等設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)。在許多應(yīng)用中， GaN 能夠提高功率密度和效率，因此它取代了傳統(tǒng)的硅金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (MOSFET)。但由于 GaN 的電氣特性和它所能實(shí)現(xiàn)的性能，使用 GaN 進(jìn)行設(shè)計(jì)面臨與硅不同的一系列挑戰(zhàn)。不同類(lèi)型的 GaN FET 具有不同的器件結(jié)構(gòu)。GaN FET 包括耗盡型 (d-mode)、增強(qiáng)型 (e-mode)、共源共柵型 (ca
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使用低靜態(tài)電流小型器件準(zhǔn)確測(cè)量生命體

眼下，“便攜式未來(lái)”似乎近在咫尺，曾經(jīng)龐大笨重的設(shè)備如今已變得輕巧便攜。我在個(gè)人電子產(chǎn)品上對(duì)此有著親身體會(huì)：以前的手機(jī)又重又慢，而現(xiàn)在的手機(jī)不僅外形纖薄，運(yùn)行速度快，而且電池壽命也越來(lái)越長(zhǎng)。我在個(gè)人醫(yī)療保健應(yīng)用中也看到了這一趨勢(shì)?，F(xiàn)在不需要去看醫(yī)生就可以檢查生命體征，一方面是因?yàn)檠潜O(jiān)測(cè)儀等設(shè)備的尺寸越來(lái)越小，可以放在掌心上，而且功耗越來(lái)越低。為了給用戶(hù)提供反應(yīng)靈敏的生命體征測(cè)量設(shè)備，血糖監(jiān)測(cè)儀不斷向功耗更低且電池壽命更長(zhǎng)的趨勢(shì)發(fā)展。血糖監(jiān)測(cè)儀是一種功耗超低的設(shè)備，并試圖將靜態(tài)電流 (Iq) 降到盡可能低
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TI：以太空強(qiáng)化型塑料裝置因應(yīng)低軌道衛(wèi)星應(yīng)用挑戰(zhàn)

新興的太空市場(chǎng)中，近年大量低地球軌道 (LEO) 衛(wèi)星的發(fā)射令人振奮，這些衛(wèi)星體積小、成本合理，能夠耐輻射并且非?？煽?。這些衛(wèi)星可以對(duì)全世界擴(kuò)展通訊和聯(lián)機(jī)。不同于傳統(tǒng)的衛(wèi)星市場(chǎng)，大多數(shù)任務(wù)都在距離地球 22,236 英哩的地球同步軌道上，預(yù)計(jì)將持續(xù) 10 年以上，LEO 衛(wèi)星的軌道距離地球更近，不超過(guò) 1,300 英哩。由于這些衛(wèi)星相對(duì)容易替換，因此任務(wù)壽命通常不到七年。太空強(qiáng)化型塑料裝置將有助于因應(yīng)低地球軌道應(yīng)用的挑戰(zhàn)LEO 衛(wèi)星電子設(shè)計(jì)必須同時(shí)滿(mǎn)足嚴(yán)格的預(yù)算并保持競(jìng)爭(zhēng)力，因此面臨的的主要挑
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半導(dǎo)體產(chǎn)值下修模擬芯片的現(xiàn)在與未來(lái)

世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)組織 (WSTS) 發(fā)布2022年8月最新半導(dǎo)體市場(chǎng)預(yù)測(cè)，由于消費(fèi)性電子終端需求疲弱，導(dǎo)致內(nèi)存價(jià)格下跌、產(chǎn)值縮水，加上內(nèi)存市場(chǎng)成長(zhǎng)動(dòng)能趨緩，預(yù)估今年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)成長(zhǎng)率將由原來(lái)的16.3%下修至13.9%，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)6,332.38億美元，較原先預(yù)期的6,464.56億美元調(diào)降2.0%。2023年市場(chǎng)成長(zhǎng)率則自5.1%下修至4.6%，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)6,623.6億美元，較原先預(yù)期的6,796.5億美元調(diào)降2.5%，雖然如此，今、明總體市場(chǎng)規(guī)模仍將續(xù)創(chuàng)新高。隨著動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存(DRAM)及儲(chǔ)
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TI芯科技賦能中國(guó)新基建之解鎖光伏創(chuàng)新

Eric每年都會(huì)回老家，就在去年他看到老家的屋頂上新豎起了一排排的太陽(yáng)能光伏板，立刻意識(shí)到鄉(xiāng)親們能夠從中帶來(lái)一定的收益，作為德州儀器（TI）新能源應(yīng)用的技術(shù)專(zhuān)家，他很欣慰。其實(shí)Eric的家鄉(xiāng)正是全國(guó)如火如荼推進(jìn)的光伏發(fā)電（即太陽(yáng)能）中的一朵小浪花。根據(jù)國(guó)家能源局網(wǎng)站的消息，我國(guó)2021年新增光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機(jī)容量約5300萬(wàn)千瓦，連續(xù)9年穩(wěn)居世界首位。截至2021年底，光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機(jī)容量達(dá)到3.06億千瓦，突破3億千瓦大關(guān)，連續(xù)7年穩(wěn)居全球首位?；仡櫧?0年的發(fā)展，光伏市場(chǎng)雖然也經(jīng)過(guò)了啟動(dòng)期、調(diào)整期、醞釀
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解決比較器的主要挑戰(zhàn)：超出輸入共模范圍

輸入共模電壓范圍（通?？s寫(xiě)為 VCM 或 VICR）這一術(shù)語(yǔ)在模擬領(lǐng)域得到廣泛認(rèn)可，但在比較器領(lǐng)域卻難以讓人理解。對(duì)于放大器，VCM 定義為施加到兩個(gè)輸入端的平均電壓。但是對(duì)于比較器，其含義完全不同。比較器的正常運(yùn)行意味著兩個(gè)輸入端交叉，從而導(dǎo)致輸出發(fā)生變化。我們來(lái)分析一下圖 1 所示的同相比較器配置，其瞬態(tài)行為如圖 2 所示。圖 1：同相比較器配置圖 2：同相比較器瞬態(tài)行為在圖 2 中，如果同相端（橄欖綠色）電壓大于反相端（紅色）電壓，則輸出（綠色）為高電平。如果反相端電壓大于同相端
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使用TI功能安全柵極驅(qū)動(dòng)器增加HEV/EV牽引逆變器的效率

隨著電動(dòng)汽車(chē) (EV) 制造商競(jìng)相開(kāi)發(fā)成本更低、行駛里程更長(zhǎng)的車(chē)型，電子工程師面臨降低牽引逆變器功率損耗和提高系統(tǒng)效率的壓力，這樣可以延長(zhǎng)行駛里程并在市場(chǎng)中獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。功率損耗越低則效率越高，因?yàn)樗鼤?huì)影響系統(tǒng)熱性能，進(jìn)而影響系統(tǒng)重量、尺寸和成本。隨著開(kāi)發(fā)的逆變器功率級(jí)別更高，每輛汽車(chē)的電機(jī)數(shù)量增加，以及卡車(chē)朝著純電動(dòng)的方向發(fā)展，人們將持續(xù)要求降低系統(tǒng)功率損耗。
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解決比較器的主要挑戰(zhàn)：顫振

比較器是幾乎在每個(gè)應(yīng)用中都可以找到的基本模擬元件。描述比較器的一種方式是它們是 1 位 ADC：比較器有兩個(gè)輸入端，其中一個(gè)通常用作電壓基準(zhǔn)，另一個(gè)用作輸入電壓信號(hào)。根據(jù)哪個(gè)輸入端是基準(zhǔn)以及輸入電壓是多少，比較器輸出將切換為高電平或低電平。這些元件用途廣泛，特別是在混合信號(hào)和控制應(yīng)用中，例如過(guò)壓和欠壓檢測(cè)以及溫度傳感。雖然比較器的概念很簡(jiǎn)單，但在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中會(huì)有幾個(gè)常見(jiàn)的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，本文將介紹設(shè)計(jì)人員為實(shí)現(xiàn)出色的比較器性能而必須應(yīng)對(duì)的三個(gè)最常見(jiàn)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) - 從顫振開(kāi)始。什么是顫振？為了演
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第三代半導(dǎo)體市場(chǎng)的“互補(bǔ)共生”

　　受訪人：Robert Taylor是德州儀器(TI)系統(tǒng)工程營(yíng)銷(xiāo)組的應(yīng)用經(jīng)理，負(fù)責(zé)工業(yè)和個(gè)人電子市場(chǎng)的定制電源設(shè)計(jì)。他的團(tuán)隊(duì)每年負(fù)責(zé)500項(xiàng)設(shè)計(jì)，并在過(guò)去20年中設(shè)計(jì)了15000個(gè)電源。Robert于2002年加入TI，大部分時(shí)間都在擔(dān)任各種應(yīng)用的電源設(shè)計(jì)師。Robert擁有佛羅里達(dá)大學(xué)的電氣工程學(xué)士學(xué)位和碩士學(xué)位。1.氮化鎵和碳化硅同屬第三代半導(dǎo)體，在材料特性上有什么相似之處和不同之處？根據(jù)其不同的特性，分別適用在哪些應(yīng)用領(lǐng)域？貴公司目前在SiC和GaN兩種材料的半導(dǎo)體器件方面都有哪些主要的產(chǎn)品？　
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瑞薩電子、德州儀器就藍(lán)牙 LE 正式對(duì)壘

集微網(wǎng)消息，瑞薩電子和德州儀器（ti）都推出了用于物聯(lián)網(wǎng) (IoT)、可穿戴和醫(yī)療設(shè)計(jì)的藍(lán)牙無(wú)線微控制器，兩家公司就藍(lán)牙 LE 正式對(duì)壘。據(jù) eeNews 報(bào)道，TI 推出了第四代藍(lán)牙低能耗（BLE）無(wú)線微控制器 CC2340 系列，而瑞薩則推出了帶有 2D 圖形處理器的雙核設(shè)備 SmartBond DA1470x 系列。CC2340 系列使用 ARM Cortex M0 + 核心，在最小的 QFN 封裝中尺寸為 4x4 平方毫米，TI 也在計(jì)劃芯片級(jí)封裝版本。起價(jià)最低為 0.79 美元（1000 個(gè)），
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TI深耕藍(lán)牙低功耗MCU ：推出性?xún)r(jià)比更高新品CC254X

　　在無(wú)線設(shè)備爆炸式增長(zhǎng)的今天，從可穿戴設(shè)備到智能物聯(lián)網(wǎng)，藍(lán)牙已經(jīng)成為一種普遍存在的無(wú)線連接技術(shù)，藍(lán)牙市場(chǎng)也正在快速的擴(kuò)張。TI作為藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟（SIG）資深成員，從SIG成立之初就加入其中。其首席執(zhí)行官M(fèi)ark Powell稱(chēng)：“2022年，全行業(yè)的Bluetooth?設(shè)備出貨量將達(dá)到50億。在德州儀器(TI)等藍(lán)牙SIG成員的投入和參與之下，藍(lán)牙技術(shù)將能夠滿(mǎn)足更多對(duì)于增強(qiáng)無(wú)線連接的應(yīng)用持續(xù)增長(zhǎng)的需求。”　　基于已上的背景和市場(chǎng)調(diào)研，TI于2022年6月21日推出全新低功耗Bluetooth?無(wú)線MCU
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如何設(shè)計(jì)可靠性更高、尺寸更小、成本更低的高電壓系統(tǒng)解決方案

工廠自動(dòng)化設(shè)備、電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電動(dòng)汽車(chē) (EV) 等高電壓工業(yè)和汽車(chē)系統(tǒng)能夠產(chǎn)生數(shù)百至數(shù)千伏的電壓，這不僅會(huì)縮短設(shè)備壽命，甚至?xí)o人身安全帶來(lái)重大風(fēng)險(xiǎn)。本文介紹如何利用全新隔離技術(shù)來(lái)保證這些高電壓系統(tǒng)的安全，從而提高可靠性，同時(shí)縮小解決方案尺寸并降低成本。隔離方法集成電路 (IC) 實(shí)現(xiàn)隔離的方式是阻斷直流和低頻交流電流，而允許電源、模擬信號(hào)或高速數(shù)字信號(hào)通過(guò)隔離柵傳輸。圖1展示了三種用于實(shí)現(xiàn)隔離的常用半導(dǎo)體技術(shù)：光學(xué)（光耦合器）、電場(chǎng)信號(hào)傳輸（電容式）和磁場(chǎng)耦合（變壓器）。(a)(b)(
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TI推出全新低功耗 Bluetooth?無(wú)線 MCU，以?xún)?yōu)秀的射頻和低功耗表現(xiàn)賦能高性?xún)r(jià)比藍(lán)牙市場(chǎng)

德州儀器 (TI)今日在其連接產(chǎn)品組合中推出了全新的無(wú)線微控制器 (MCU)系列，可實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)、低功耗的藍(lán)牙連接功能，而價(jià)格只需競(jìng)爭(zhēng)器件的一半。SimpleLink? 低功耗藍(lán)牙 CC2340 系列基于 TI 數(shù)十年的無(wú)線連接專(zhuān)業(yè)知識(shí)而構(gòu)建，具有出色的待機(jī)電流和射頻 (RF) 性能。CC2340 系列起售價(jià)低至 0.79 美元（注：市場(chǎng)參考價(jià)），價(jià)格更實(shí)惠，便于工程師在更多產(chǎn)品中應(yīng)用低功耗藍(lán)牙連接技術(shù)。有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱 www.ti.com.cn/cc2340。
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