手機系列技術揭秘合集（2）
“啪”！防靜電神器TVS揭秘(2):參數詳解
上一篇文章介紹了ESD與TVS的關系，使用TVS來抑制靜電是一個常見的方案。
在冬天時，我們接觸電子設備經常會聽到“啪”的一聲，這就是靜電放電，外行的人可能會抱怨這是產品設計不好導致的，其實不然，設計是否可靠，要看“啪”之后設備是否異常，如果設備正常工作，則說明設計可靠，如果設備異常，比如黑屏、閃屏、關機、異響，則說明保護不可靠。
我們一定要正確選型TVS，來有效抑制ESD引起的瞬時大脈沖，同時又不影響到電路本身信號或電源正常工作。我們以單向TVS管為例，詳細解讀TVS各參數意義。
TVS的IV特性曲線見下圖，第一象限是作為二極管時的輸出特性曲線，有我們熟知的正向導通電壓和導通電流兩個參數。
TVS是利用反向時來箝位電壓，是反接、并聯在電路中，反向工作時工作在上圖第三象限，我們就介紹第三象限中的主要參數。
VRWM：Peak Reverse Working Voltage，反向工作電壓，也有稱之為變位電壓，在這個工作電壓下，我們可以看到VRWM對應的電路IR是很小的，此時TVS的功耗也就非常小。
需要注意的是，VRWM一定要大于器件工作時的電壓，比如某信號是3.3V，則并聯的TVS的VRWM一定要大于3.3V，否則TVS會把3.3V的信號當做干擾抑制，或者功耗很大。
IR：Reverse Leakage Current @ VRWM，漏電流，TVS工作在VRWM時的電流，這是一種漏電流，電流值很小，在0V~VRWM電壓之間，IR約等于0.
VBR：Breakdown Voltage @ IT，擊穿電壓。在試驗電流IT（test current）下，TVS反向導通時兩端的電壓，此時TVS處于低阻抗通路。高脈沖此時開始被導通到地回路……
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一文搞懂三端子電容優(yōu)勢
電容分為電解電容，陶瓷電容，鉭電容等。陶瓷電容在移動智能產品中使用廣泛，其中又分為三端子電容和兩端子電容。
人們常說三端子電容高頻特性好，那么作為一名硬件工程師，你了解三端子電容嗎？
下圖是兩端子電容和三端子電容的實物對比圖
理想的電容，隨著頻率的增加，阻抗越來越低。見下圖的阻抗頻率曲線。
然而實際電容是有寄生參數的，下圖是電容的簡化等效模型，由于串聯等效電阻ESR和串聯等效電感ESL的存在，使得電容的阻抗頻率特性產生了巨大變化。
下圖是實際電容的阻抗頻率特性，我們可以看到在低頻段，電容起主導作用，阻抗隨著頻率增加而降低，然而高頻段是電感起主導作用，阻抗隨著頻率增加而增加，這部分正是我們不希望看到的。
所謂的三端子電容高頻特性好，就是它的ESL低。
我們對比下22uf的兩端子電容和三端子電容的阻抗差異?？梢钥吹絻啥俗与娙菰?.05Mhz 處阻抗大約3mΩ，三端子電容諧振頻率高一些，在3Mhz處阻抗只有大約2mΩ；最主要的高頻部分，兩端子電容在1Ghz處甚至超過了1Ω，而三端子電容只有110mΩ。
三端子電容完勝！
為什么三端子電容的高頻特性好呢？
同樣的問題：為什么三端子電容的ESL??？
那是因為三端子電容結構特殊，縮短了電流路徑，使得ESL具有并聯的特性，進而減小了ESL，使得高頻特性好……
原文鏈接：https://www.dianyuan.com/eestar/article-1559.html
MLCC電容為什么會嘯叫？怎么讓它閉嘴！
隨著筆記本電腦、手機等設備的普及，由電容器振動所產生的“嘯叫”問題越來越多的受到人們的關注，如何優(yōu)化各電源架構的電容嘯叫，讓電容閉嘴，是一個有趣的問題。
MLCC電容器發(fā)生嘯叫主要是由陶瓷的壓電效應引起的，MLCC電容器由于其特殊的結構，當施加在兩端的電場變換時，可以引起成比例的機械應力的變化，此為逆壓電效應，當振動頻率落入人耳聽覺范圍內時，就會產生噪音，即所謂的“嘯叫”。正壓電效應相反，是受到力的作用，產生電場的過程。
無論是筆記本電腦還是手機，對電源的要求越來越高，通常在電源網絡上并聯大量的MLCC電容，如BUCK、BOOST架構的電源，當設計異?；蛘哓撦d工作模式異常時，就很容易產生“嘯叫”。
在筆記本電腦中，當電腦處于休眠狀態(tài)，或者啟動攝像頭時，容易產生嘯叫。
在手機中，最典型的一個案例是GSM所用的PA電源，此電源線上的特點是功率波動大、波動頻率為典型的217Hz，落入人耳聽覺范圍內(20Hz~20Khz)，當GSM通話時，用專用聽診器聽此電源線上的電容，很容易聽到“滋滋”嘯叫音。
如何抑制？
1.?BUCK電源通常有PWM和PFM兩種工作模式。PWM工作模式時紋波小，用在負載功耗比較高的條件下，為了避免BUCK在PWM工作模式時，給電容充電的開關頻率進入人耳范圍內引起嘯叫，有的電源的開關頻率會刻意避開20hz~20Khz這個開關頻率。
2.?當電源處于輕載模式時，會間歇性的工作，間歇性輸出幾個脈沖，這個間歇性脈沖的頻率，也有可能被人耳聽到。所以也要從電源或者負載的角度，來優(yōu)化PFM工作時間歇性脈沖的工作頻率，避免嘯叫。
3.?另一個是隱含的一個狀態(tài)，在項目初期，系統(tǒng)往往不穩(wěn)定，負載在正常和低功耗模式之間反復切換，電源也容易在PWM和PFM兩個模式之間反復切換，這個切換的時隙，這也可能引起嘯叫，需要軟件優(yōu)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性，避免負載工作模式異常切換來避免嘯叫。
4.?BUCK電感的飽和電流選取不合適時，有可能使得輸出電流增加，會誤觸發(fā)電源進入過流保護，電源在正常工作模式和過流保護模式之間反復切換，也有一定可能性引起嘯叫，電感選取一定要合適。
5.?開關電源本身紋波就大，多相開關電源具有紋波小、電流大的優(yōu)點，通過交錯相位，可以有效減小電源的紋波進而抑制嘯叫……
原文鏈接：https://www.dianyuan.com/eestar/article-2666.html
你還分不清諧波失真、總諧波失真、總諧波失真加噪聲嗎？
什么是信號失真？
時域上測量系統(tǒng)的輸出波形應該與輸入波形精確一致，只是幅值放大，時間延遲，這稱為不失真測量。
通常放大電路的輸入信號是復雜的多頻信號，如果放大電路對信號的不同頻率分量的增益不同，或者相對相移發(fā)生變化，就使輸出波形發(fā)生失真，前者稱為幅度失真，后者稱為相位失真，如果出現了與輸入不同的頻率成分，則稱為頻率失真。
諧波失真，英文全稱Harmonic Distortion，簡稱HD。
總諧波失真，英文全稱Total Harmonic Distortion，簡稱THD。
總諧波失真加噪聲，英文全稱Total Harmonic Distortion+Noise，簡稱THD+N。
由于系統(tǒng)內部非線性元件的存在，輸入波形不能100%線性化輸出，會產生失真，諧波失真是關注其諧波成分的一種評估指標。
HD、THD、THD+N究竟有什么區(qū)別呢？
HD最直接，指的就是諧波失真，比如在音頻領域，系統(tǒng)輸入為單頻的信號，但是受到非線性器件的影響，音箱的輸出產生了諧波，比如2次諧波、3次諧波等等。當諧波的幅度達到一定值時，就被人耳感覺到，產生非常糟糕的音頻體驗，所以這些諧波的幅度要求要小。
HD很簡單，只關注到目標諧波，比如只關注到3次諧波，其余諧波忽略，就是目標諧波(二階、三階等)的均方根(RMS)值與信號電平均方根值的比值，音頻領域中結果通常為百分比，通信領域中為dB，計算過程如下：
THD關注的是采樣范圍內所有的諧波成分，所以THD比HD多了個T（total），其評估諧波失真更準確，計算過程如下：
THD+N除了關注諧波，也關注噪聲，是所有諧波及噪聲組分在指定帶寬下的和方根值與信號方根值的比值，計算過程如下：
以上只是對單頻信號的諧波進行了評估，然而實際應用中，比如音頻，其播放源不在是單一的頻率信號，而是復雜的音頻信號，含有各種頻率成分，各種頻率信號輸入到系統(tǒng)中，受到非線性的影響，會彼此調制，除了產生諧波外，還會產生新的頻率成分，這種頻率失真也會降低音質體驗……
原文鏈接：https://www.dianyuan.com/eestar/article-2626.html
手機200W有線充電技術揭秘
受限于電池技術的發(fā)展，快充技術是手機續(xù)航的重要補充，它能夠短時間內恢復電池電量，是消費者非常重視的手機性能之一。小米不滿足于目前的快充技術，頂配機型更是支持了120W有線快充。
不過小米方面認為120W還不夠快，最近發(fā)布了200W有線快充+120W無線快充技術，這兩項重磅技術的升級，將會大幅度提高手機充電、續(xù)航體驗，甚至小編還沒準備好，‘它’就已經結束了。
200W有線充電，44秒充10%，3分鐘充50%，8分鐘充100%！這是手機有線充電首次進入十分鐘時代！
當前手機充電受限于3大瓶頸：
1：電池本身的充電性能，受材料和電池結構影響；
2：溫度，受電流和電芯內阻和通路電阻影響；
3：效率，受充電線路和充電架構方案影響
下面就來一起看下200W有線充電背后的技術。
首先，通過官方發(fā)布的消息，我們可以知道小米使用的是3顆轉換效率高達98.6%的電荷泵并聯充電。
單顆2:1電荷泵的工作特點是輸出電壓減半、電流加倍，這樣可以降低充電線路上的電流，進而降低線路損耗，有助于提高充電效率，減小發(fā)熱。比如電荷泵輸入功率是9V&3A，則輸出到電池可以達到4.5V&6A，電荷泵原理請參考以前文章：
一文理解電荷泵電源原理
3顆電荷泵可以大幅提升充電速度，與單顆電荷泵相比，3顆電荷泵并聯，既可以提供更大的充電電流，又可以分散熱的壓力，發(fā)熱量與普通充電接近。
其次，官方消息中小米11 Pro魔改版電池是4000 mAh，雖然低于5000mAh，但200W的充電速度依然是業(yè)界極致。
那么我們就要來說說這個4000mAh 10C的石墨烯超級快充電池，這個電池是以兩個電池串聯的方式設計的，雙電池串聯的特點是：總電壓升高、容量不變；雙電池并聯的特點是：總電壓不變，容量升高。
雙電池串聯的方式極大降低電池內阻，提升充電速度，降低充電溫。由于電池串聯，總電壓加倍，在總電流相同的前提下，串聯設計將會帶來更快的充電功率……
原文鏈接：https://www.dianyuan.com/eestar/article-2794.html
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