本文将介绍与分立电源解决方案比较，电源模块协助进步DAQ功能的一些办法。
DAQ的电源架构
在DAQ中，跨多个子体系看到并联电源轨和不同的负载电流(和纹波)要求并不稀有。图1展现了DAQ体系的电源架构以及电源模块怎么为各种子体系生成所需的电源轨。
图1：运用电源模块的DAQ电源架构
运用电源模块有助于进步全体功能、功率和可靠性。电源模块还具有以下优势：
· 同一封装中的输出电流经过优化的本钱供给规划灵活性和可扩展性。
· 经过主动脉冲频率调制(PFM)形式进步轻载功率的办法。
· 负载调理期间具有超卓的瞬态呼应。
· 经过集成、立异封装和拼装的紧凑型解决方案。
· 经过精选的无源元件挑选改进了功率模块功能。
· 可在很宽的温度规模内作业。
经过挑选无源元件改进了功率模块功能
除封装挑选和旨在缓解EMI和输出纹波的布局外，挑选无源元件相同重要。非原装组件或许在原型阶段运转杰出，但会呈现压榨痕迹，并导致现场损坏或毛病。
电感器是DC/DC降压转化器规划中的要害组件之一。挑选适宜的电感器需求时刻和窍门，包含了解电感铁芯的纤细参数及其对电源功能和寿数的影响。电感器的一个常见问题是高温存储(HTS)测验期间的毛病，这表明电感器可以长时刻接受高温。
在HTS测验期间，电感器置于DC/DC转化器邻近，约束气流。铁粉的涂层和/或粘合剂跟着时刻和高温条件开端分化，这导致铁损添加，并下降电源功率。在更高的输入电压和更高的开关频率下，问题最为显着。图2比较了HTS压力测验前后多个输入电压下电感的功率下降问题。
经查看，电感器一般看起来并未显着受损。电感的L和DCR值或许不会改动。可是，暴露在高温下会添加沟通阻抗，如图2所示。
图2：HTS测验前后的功率下降以及电感器的AC阻抗改变
与此同时，德州仪器的电源模块集成了电感器。这些电感器跟着时刻的推移和温度的升高具有超卓的功能。图3所示为暴露在高温后各类电感的HTS测验成果。咱们的电源模块运用电感器，在HTS测验后，Q和铁芯电阻改变很小或无改变。
图3：德州仪器电源模块电感HTS功能
此外，咱们的电源模块饱尝作业电压测验，以保证没有绝缘击穿。
具有主动PFM和负载瞬态呼应的功率(总负载和轻负载)
电源模块供给MODE/SYNC选项，可在轻负载时转化为主动节能形式。正常操作期间，电源模块运用脉冲宽度调制(PWM)调理输出。
当负载电流极低时，操控逻辑转化为PFM操作和二极管仿真。在该形式中，高侧金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)接通一个或多个脉冲，以向负载供给能量。高侧MOSFET的导通时刻取决于输入电压电平缓预编程的内部电流电平(IPEAK-MIN)。输入电压越高，导通时刻越短。关断时刻的持续时刻也取决于负载电流水平。较轻的负载导致较长的封闭时刻。
这种操作形式在极轻负载下可完成超卓的转化功率。运用主动PFM形式时，空载时的输出电压比强制脉冲宽度调制(FPWM)操作高出约1%。图4所示为PFM和FPWM形式的功率图。
负载瞬态呼应是衡量电源怎么应对电流需求的忽然改变或电源盯梢负载阻抗改变的程度的目标。负载瞬态呼应是一个越来越重要的功能参数，特别是关于微处理器或现场可编程门阵列。其具有低中心电压、高电流耗费和快速负载切换的特色。图4所示为电源模块的负载瞬态呼应。
图4：功率模块功率和负载瞬态呼应
若坚持足够低的等效串联电阻，则可经过调整输出电容来改进瞬态呼应。添加输入电容可增强对更长和/或更深的瞬态步长的呼应。得益于每相电流的削减，添加变流器相位还可经过进步有用开关频率及答应更小的输出电感器和电容器来改进瞬态呼应。
缩小解决方案尺度
咱们已开宣布立异的用于功率模块的紧凑封装技能。
此类封装技能是如图5所示的四方扁平无引线(QFN)封装，具有单个铜引线结构。带旁路元件的集成电路(IC)安装在该引线结构上。经过将电感器安装在IC和无源元件上，开关节点也变得紧凑、长度较短，并下降EMI。示例包含德州仪器的LMZM33603
和 LMZM33602, 它们均具有36V输入额定值，可供给高达3A的负载电流。
咱们的MicroSiP™或QFN封装技能可用于需求更低功率的电源轨。此类封装技能运用裸DC/DC稳压器芯片并将其嵌入薄的印刷电路板基板中。铜迹线不是运用接合线，而是将芯片衔接到基板，如图5所示。示例包含德州仪器的LMZM23601
和 LMZM23600, 它们集成了输入旁路电容和电感，以供给更好的EMI功能。
图 5：电源模块音讯
可在很宽的温度规模内作业
电源模块的一个长处是它们可在高温条件下操作。经过优化的规划、封装、布局和适宜的元件挑选，功率模块即便在100°C的高温下也可供给50%的负载电流，如图6所示。
图6：环境温度与输出电流
运用电源模块生成反向电源
在DAQ中，挑选用于采样AC模仿输入的ADC指定为±10.24
V的输入规模。传感器的AC电流或电压输出运用增益放大器缩放到ADC输入规模，且用于缩放增益的运算放大器运用±12
V直流电源供电。可运用多种办法生成所需的双极DC电源。一种办法是经过在反向降压-升压装备中运用功率模块来发生负电源。
在规范降压装备中，正极衔接(VOUT)衔接到内部电感，回路衔接到体系地。在反向降压-升压装备中，体系接地衔接到VOUT，回路现在是负输出。这种拓扑结构可完成反向输出电压，如图7所示。
图7: 从降压转化为反向冲跳升压
定论
除供给上述具体的多种优势外，DAQ运用中的电源模块还可进步体系功能和可靠性，削减规划作业，并协助规划人员优化电路板空间。德州仪器具有管脚兼容的电源模块系列，具有不同的负载电流和可编程输出电压，可为DAQ规划供给可扩展性。
参阅阅览：运用DC/DC电源模块增强电网维护，操控和监控设备的DAQ功能：在该文中，咱们评论了电源模块怎么供给更低的电磁搅扰(EMI)和输出纹波，然后进步全体数据收集(DAQ)功能。
