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工控設(shè)備電源、3D打印機(jī)電源實(shí)現(xiàn)高可靠性的半導(dǎo)體解決方案（一）

來源：發(fā)布時(shí)間：2019-06-03 點(diǎn)擊量：1255

工控設(shè)備電源、3D打印機(jī)電源實(shí)現(xiàn)高可靠性的半導(dǎo)體解決方案（一）

本文針對(duì)實(shí)現(xiàn)高可靠性工控設(shè)備電源、3D打印機(jī)電源的半導(dǎo)體解決方案進(jìn)行探討，本文將突出顯示，半導(dǎo)體技術(shù)的改進(jìn)和新的安全功能怎樣簡(jiǎn)化了的設(shè)計(jì)，并提高了組件的可靠性。

高可靠性系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括使用容錯(cuò)設(shè)計(jì)方法和選擇適合的組件，以滿足預(yù)期環(huán)境條件并符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

高可靠性工控設(shè)備電源、3D打印機(jī)電源的系統(tǒng)的要求：
在理想的世界里，高可靠性系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)計(jì)為能夠避免單點(diǎn)失效，有辦法在保持運(yùn)行 (但也許是在降低的性能水平上) 的情況下隔離故障。高可靠性系統(tǒng)還應(yīng)該能夠抑制故障，避免故障傳播給下游或上游電子組件。

內(nèi)置冗余是一種解決方案，這可以采用并聯(lián)電路以主動(dòng)分擔(dān)負(fù)載或者在故障發(fā)生之前以備用模式等待。在每一種內(nèi)置冗余方式中，實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)和管理都需要額外的電路開銷，這提高了總的復(fù)雜性和成本。有些系統(tǒng)還建立了不同的并聯(lián)電路，以增加多樣性，避免產(chǎn)生相同故障機(jī)制這種風(fēng)險(xiǎn)，某些飛行控制系統(tǒng)就是這么做的。

提高系統(tǒng)復(fù)雜性給工控設(shè)備電源、3D打印機(jī)電源性能造成了更大負(fù)擔(dān)，因此高轉(zhuǎn)換效率和良好的熱量管理變得至關(guān)重要了，因?yàn)榻Y(jié)溫每上升 10°C，IC 壽命大約減少一半。正如我們將看到的那樣，現(xiàn)在新功能豐富的電源 IC 和專用電源管理功能增強(qiáng)了對(duì) IC 本身及其周圍系統(tǒng)的保護(hù)。

工控設(shè)備電源、3D打印機(jī)電源的穩(wěn)壓器的安全功能
電壓穩(wěn)壓器的電流限制越來越準(zhǔn)確，形式也越來越復(fù)雜，以避免過大的輸出電流損壞器件本身或下游組件。內(nèi)部保護(hù)電路也相當(dāng)常見，包括電池反向保護(hù)、電流限制、熱量限制和電流反向保護(hù)。
LTC7801 DC/DC 開關(guān)控制器就是一個(gè)改進(jìn)了工藝技術(shù)和安全功能的產(chǎn)品實(shí)例。該器件可安全地承受高達(dá) 150V 的輸入電壓，并提供一種保護(hù)功能，以在輸入電壓上升至高于可編程工作范圍時(shí)，禁止切換。這種功能簡(jiǎn)化了輸入工控設(shè)備電源、3D打印機(jī)電源瞬態(tài)保護(hù)電路，減少了組件數(shù)并縮減解決方案尺寸。運(yùn)用針對(duì)電壓過沖提供保護(hù)的過壓比較器，也可以很好地保護(hù)輸出，同時(shí)折返電流限制器在過流和短路故障情況下可控制功耗。

寬引腳間隔可避免相鄰高壓和低壓引腳之間產(chǎn)生危險(xiǎn)的電弧，通過提供這樣的封裝選擇，也增強(qiáng)了物理封裝方面的安全性。擊穿電壓隨著氣壓降低而下降，因此非正常氣壓的飛機(jī)應(yīng)用可以選擇 LTC3895，該器件提供與 LTC7801 相同的功能和性能，但是提供具 0.68mm 雙倍引腳間隔的封裝選擇。另外，還可采用一些具有符合所謂 FMEA (失效模式和影響分析) 標(biāo)準(zhǔn)之引出腳配置的產(chǎn)品，比如容錯(cuò)型 LT3007 線性穩(wěn)壓器，在此類引出腳配置中，如果相鄰的引腳短接在一起或某個(gè)引腳被浮置，則輸出維持在或低于調(diào)節(jié)電壓。

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