2023年5月4日，由斯凯孚发起编制的轴承产品种类规则（PCR）在国际EPD体系（The International EPD® System）成功注册，为全球轴承消费者做出更明智且可持续性的选择提供了依据，同时将促进产品全价值链更透明且更有责任担当。

此产品种类规则由SKF发起，并经过了广泛的行业协商，为轴承类产品制定环境产品声明（EPD）提供了规则、要求和指南，同时为轴承、轴承组合及其零部件的全生命周期评估（包括碳足迹）提供了标准，为整个行业的碳减排和净零排放做出了宝贵贡献。

现在，针对轴承的PCR得以批准，将规范化全行业的生命周期评估（LCA），评估的结果可用于创建环境产品声明（EPD），此声明可提供相关产品从原材料提取到产品生命终末期报废，经验证的环境影响数据，包括能源使用、污染物排放和资源消耗。

SKF集团可持续发展负责人Magnus Rosén说：“我们感到自豪的是，我们在轴承领域的丰富知识和经验能够启动轴承行业的产品种类规则，这对SKF和整个行业来说都是一个重要的里程碑。PCR的建立为环境绩效的透明度、可持续性以及负责任的制造实践，设定了新的标准。这将使我们的客户能够获得关于产品全生命周期内可比的、客观的和经第三方验证的环境信息。”

International EPD的PCR经理Gustav Sandin说：“可用的PCR是开发环境产品声明（EPD）的先决条件。我们很高兴SKF启动了PCR的开发，现在我们欢迎世界各地的轴承制造商开始他们的EPD之旅。PCR和EPD共同为企业提供了一种明确和标准化的方式来评估和传达其产品的环境影响，这是进一步推动轴承行业可持续发展透明度和变革的重要成就。”

作为启动PCR的一部分，SKF专家制定了针对轴承及其零部件产品生命周期评估的数据收集和建模规则。在获得最终批准之前，PCR通过国际EPD系统与更广泛的轴承行业进行了公开协商，以确保建立共识，达成一致。本PCR有效期为四年，并将定期更新，以确保相关性和技术规范保持正确。

稿源：美通社

作者：Thomas Ginell，现场应用工程师

问题：

为什么稳定的开关模式电源仍会产生振荡？

答案：

非常稳定的开关模式电源(SMPS)仍可能由于其在输出端的负电阻而产生振荡。在输入端，可以将SMPS看作一个小信号负电阻。其与输入电感和输入端电容一起可形成一个无阻尼振荡电路。本文将就这一问题的分析和解决方案进行探讨。将LTspice^®用于仿真。

简介

开关模式调节器的功能是，以最有效的方式将输入电压转换为经调整的恒定输出电压。

这个过程会有些损耗，且效率的衡量公式如下

我们假设调节器可使V_OUT保持恒定，且负载电流I_OUT可以看作是一个恒定值，不会随V_IN而变化。图1显示了I_IN随V_IN而变化的图。

图1.输入电流随输入电压的变化。

如图2所示，我们在工作点12 V处画了一条切线。切线的斜率将等于随工作点电压而变化的小信号电流变化。

图2.在12 V处添加了一条切线。

切线的斜率可视为转换器的输入电阻R_IN或输入阻抗R_IN = Z_IN (f = 0)。频率f > 0时输入阻抗会发生什么，该点我们将在本文后续部分进行讨论。现在，我们假设在Z_IN (f) = Z_IN (f = 0)频率范围内该阻抗为常数。可以观察到有一点十分有趣：由于斜率为负，这个小信号输入电阻也为负。如果输入电压增加，电流就会减少，反之亦然。

首先，我们可以看看图3中的电路，在该电路中，SMPS与其馈电中的输入电容和输入电感一起形成了一个由负电阻衰减的高Q值LC电路。如果负电阻在电路中占主导，则其会变成在接近谐振频率时产生无阻尼振荡的振荡器。在实践中，大信号振荡中的非线性度会对振荡频率及其波形产生影响。

该电路中的电感可以是输入滤波器的电感，也可以是线缆的电感。为使电路稳定，您需要使用正电阻来支配负电阻，以使电路衰减。而这样会出现问题，因为您不希望电感的串联电阻过高，否则就会增加散热，并降低效率。您也不希望电容的串联电阻过高，否则电压纹波将增加。

图3.SMPS的小信号模型及其输入网络。

分析问题

设计电源系统时，可能会遇到以下问题：

►我的设计中是否存在此类问题？

►我如何分析该问题？

►如果存在问题，如何解决？

如果我们假设在输入电路中只有一个有源元件作为负电阻，那么我们可以通过直接观察SMPS的输入来分析阻抗。

如果在频率范围内阻抗的实部大于0，则电路稳定，前提是假设SMPS控制回路本身稳定。我们可以通过解析或仿真来进行分析。即使输入电路有许多元件，也可以轻松进行仿真，而解析设计则更为困难。我们将从使用LTspice的仿真开始。

首先，通过公式推导计算负电阻的一阶近似值。

如果转换器的输入功率为30 W，则当电压为12 V时，可通过计算得到电阻为–12²/30 Ω = –4.8 Ω。输入滤波器由LC滤波器组成。假设输入由低电阻电源馈入，则可以简化等效电路，并将其归结为图4所示的示例原理图，其中理想情况下电源为0 Ω。

图4.SMPS及其输入网络示例。

如果我们在仿真中增加了一个电流源，则可以按V(IN)/I(I1)计算输入端的小信号电阻。在LTspice中可轻松对该过程进行仿真。

图5.在网络中添加电流源激励(I1)。

图6.在注入点的电阻仿真结果。

从阻抗图中可以看出，谐振峰值约为23 kHz。在LC电路的谐振频率附近，阻抗的相位在90°至270°范围内，这意味着阻抗的实部为负。我们也可以在笛卡尔坐标中绘制阻抗图，并直接查看其实部。此外值得注意的是，由于高Q，实部在谐振频率下变得非常大(–3 Ω)。

图7.笛卡尔坐标中与图6所示相同的阻抗。

图8显示的是一个时域仿真，在1 ms时注入干扰瞬态电压，结果表明干扰瞬态电压会导致不稳定性。

图8.在1 ms时注入瞬态电压的仿真。

如之前所述，显然我们不希望在设计中为无功部件增加串联电阻。在不会对设计产生不利影响（除尺寸）的情况下，我们可以做的一件事情就是增加一个阻尼电容，且该电容的电容量与适用于在相关频率下控制阻抗的串联电阻相同或更大。为获得合理的阻尼效果，电容尺寸应至少比已存在输入电容大一个小因数。串联电阻应显著低于SMPS的负电阻，但在相关频率下应等于或大于所增加电容的电抗。如果增加了一个非陶瓷bulk电容，同时假设元件变化存在裕量，则其寄生ESR本身可能就足够了。

如何选择阻尼电容及其串联电阻

在LTspice中反复试错，或如果电路比较简单，则使用以下分析方法检索值。

首先，计算输入电容和输入电感的谐振频率，如果与输入滤波器相比，电感另一端的电源可视为低电阻，则输入电容和输入电感可视为并联在SMPS输入与AC接地之间。

C = 总滤波器电容

L = 总滤波器电感

在谐振频率下，电容和电感的电抗绝对值相等。

谐振频率下的总并联阻抗定义为以下复杂公式：

X_L = 电感的电抗

X_C = 电容的电抗

R_L = 电感的串联电阻

R_C = 电容的串联电阻

由于X_L = –X_C，且R_L和R_C通常远小于电抗，因此可以近似计算并简化该公式。

最后，输入X_L = √L/C和X_C = –√L/C的值。

此为谐振频率下输入滤波器的等效并联电阻。

如果该电阻低于SMPS负电阻的绝对值，则正电阻处于主导，且输入滤波器网络将保持稳定。

如果高于绝对值，或存在一点裕量，则必须增加阻尼。

可以通过之前所述的额外电容与用于实现最佳阻尼的串联电阻来增加阻尼。参见图9中的R1和C2。

图9.在输入端添加了阻尼网络R1和C2。

额外电容的值必须等于或大于滤波器电容。在输入滤波器的谐振频率下，电容的电抗必须显著低于SMPS负电阻的绝对值，如果满足第一个条件，则通常为这种情况。

选择额外电容的尺寸是一个折中的方法。我们的一个设计目标是接近输入滤波器的临界阻尼。可以通过计算达到临界阻尼的并联电阻来实现这一目标，当并联电阻为电抗值的一半(Q = 1/2)时就会出现临界阻尼。这意味着输入滤波器的并联电阻应等于谐振频率下输入滤波器C和L的电抗的一半，而该输入滤波器与SMPS负电阻并联，SMPS负电阻则与所述（负）阻尼电阻R_DAMP并联。

如果L/C × 1/(R_L + R_C)的值和|R_IN|的值远大于√L/C的值，则公式可简化为：

相对于阻尼电阻，应选择合理尺寸的阻尼电容。建议选择X_DAMP = 1/3 × R_DAMP，这意味着，如果上述L/C × 1/(R_L + R_C)和|R_IN|远大于√L/C的假设仍有效，则C_DAMP = 6 × C。

输入将不会达到但会接近临界阻尼。如果可以容许更多的振铃，且设计裕度稳定，则可以使用较小的C。在本例中，

我们按照图10所示使用0.68 Ω和68 μF。图11和图12显示了干扰的时域响应和AC阻抗。

图10.使用建议元件值的阻尼网络。

图11.时域瞬态响应。

图12.阻抗与频率的关系。

负电阻的频率特性

我们可以假设电源单元(PSU)将在控制回路的回路带宽范围外停止发挥负电阻的作用，但这通常是错误的假设。如果PSU处于电流模式下，则为保持调节器所需的电流峰值，针对正输入电压变化的即时响应为占空比变化。这意味着，当电压增加时，输入电流将暂时减小，反之亦然。

因此，在开关频率范围内可保持负电阻。如果PSU采用电压模式控制，则通常会有一个从输入电压到占空比的前馈功能，该功能将使转换器立即响应输入电压变化，从而使输出电压保持恒定不变。这也是由于在开关频率范围内可保持负电阻造成的。问题在于，减少控制回路带宽通常无法解决这个问题。此外，如果调节下游转换器，仍可将未经调节的总线转换器看作负电阻。

结论

由于输入网络匹配较差造成的电源振荡可能会被误认为是控制回路不稳定。但如果知晓这是输入网络和负电阻相关的振荡，则可以在LTspice中轻松分析和优化该特性。LTspice是一款免费的高性能SPICE仿真器软件，包括原理图捕获图形界面。可探测原理图以产生仿真结果，通过LTspice内置波形查看器轻松探索。与其他SPICE解决方案相比，LTspice的增强功能和模型可改善模拟电路仿真。

关于ADI公司

Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球领先的半导体公司，致力于在现实世界与数字世界之间架起桥梁，以实现智能边缘领域的突破性创新。ADI提供结合模拟、数字和软件技术的解决方案，推动数字化工厂、汽车和数字医疗等领域的持续发展，应对气候变化挑战，并建立人与世界万物的可靠互联。ADI公司2022财年收入超过120亿美元，全球员工2.4万余人。携手全球12.5万家客户，ADI助力创新者不断超越一切可能。更多信息，请访问www.analog.com/cn。

关于作者

Thomas Ginell拥有瑞典斯德哥尔摩皇家理工学院电子工程硕士学位。他毕业于1992年，从事工业电子和电源系统工作。2005年加入凌力尔特（现为ADI公司的一部分）之前，Thomas在瑞典工业公司担任过各种电子设计职位。

全球半导体解决方案供应商瑞萨电子（TSE：6723）今日宣布，将携多款面向汽车电子、工业、物联网及基础设施等应用领域的先进解决方案亮相2023上海国际嵌入式展（以下简称：ewCN）。本次展会将于2023年6月14日至16日在上海世博展览馆3号馆举行，瑞萨电子展位号：Hall 3，A090。在此次展会上瑞萨电子又将为观众带来哪些先进的智能解决方案呢，让我们先睹为快：

• 面向未来汽车E/E架构的互联网关解决方案
  车载网络技术是当今车辆所有电子电气功能的支柱。汽车网关使用各种网络接口将电子控制单元（ECU）连接到车辆各处的传感器，以实现现代汽车车载联网功能。通过该方案瑞萨电子得以协助 OEM 和一级供应商的开发人员为下一代汽车（如互联汽车）定义E/E架构，并缩短开发周期，加速客户产品上市。
   

• 新能源汽车电机控制整体方案
  该方案是内嵌旋变解码器单片机RH850C1M-A2的整体电机控制解决方案，可显著减少电路板面积和BOM成本。同时瑞萨可以提供硬件及软件的配套整体方案支持，缩短客户开发周期。该方案可广泛应用于纯电或混动汽车电机控制。
   

• RZ/V2MA双镜头并行AI物体识别解决方案
  该方案具有高灵活性的DRP技术的OpenCV加速器，除了用于AI推理的图像预处理外，还可以在单个芯片上实现AI之外的高速图像处理。可在广泛的嵌入式市场（包括监控安全、工业自动化和医疗保健）中为视觉 AI 应用实现更小的设备和更低的 BOM 成本。
   

• RZ/A3UL快速起动图形用户界面解决方案
  该方案使用RTOS系统在启动后不到一秒的时间内立即启动。非常适合需要快速响应时间的系统，如工业设备、家用电器和带有液晶显示器或控制面板的办公自动化设备，以及音频设备和POS终端。
   

• 快速接入式物联网套件
  Quick-Connect Studio 快速连接工作室通过提供标准的硬件和软件构建模块，快速实现物联网系统的原型开发。快速连接工作室是一个基于云的在线设计平台，用户能够以图形方式构建硬件和软件。
   

• 基于ARM® Cortex® M85内核MCU的嵌入式AI
  该方案基于ARM Cortex M85内核的瑞萨下一代RA产品开发，通过集成的Helium加速可获得相比Cortex M7内核3.6倍的AI性能提升。应用于检测视角内人物时，可实现即使部分被遮挡也能正常检测，支持室内、外及红外LED光线环境，检测距离超过20米。
   

• 基于RISC-V内核的变频冰箱方案
  该方案使用瑞萨电子全新基于RISC-V的电机专用芯片，内置电机控制底层软件，减少研发周期，加速产品上市。并且可以通过RISC-V开放平台，为客户提供多样选择，实现自由设计。
   

• RX140低功耗触摸评估板
  该方案基于最新一代RX100系列MCU产品(RX140)，实现了触摸按键的低功耗和高抗噪声特点。非常适合对触摸按键和低功耗等有要求的消费类和工业类产品。
   

• 空气动力套件整体一站式解决方案
  该方案适用于10节42V无绳电动工具，为无绳产品（电动工具、吸尘器、鼓风机等）提供高效电机控制、电池管理系统、充电器和蓝牙连接，可满足客户多样功能需求。
   

• 调光LED照明整体解决方案
  该方案支持DT6控制的LED灯具以及DT8控制的RGB/色温可调照明灯具。节省总体BOM成本基础上，可实现真正直流调光。
   

• 智能电机驱控和充电管理一体方案
  该方案基于瑞萨电子HVPAK SLG47105可编程高电压混合信号矩阵，使用单颗芯片实现两个主要应用：集成的 H 桥可以驱动直流电机（输出可达13.2V、2A电流）；同时集成聚合物锂电池充电功能，包括恒流、恒压模式和涓流充电。

本次展会上，瑞萨电子将全面展示嵌入式领域先进的技术和解决方案，以及在物联网、人工智能、汽车电子、工控管理等领域的广泛应用。并将在同期论坛介绍代表行业发展趋势的技术分享。期待您的莅临。

关于瑞萨电子

瑞萨电子(TSE: 6723) ，科技让生活更轻松，致力于打造更安全、更智能、可持续发展的未来。作为全球微控制器供应商，瑞萨电子融合了在嵌入式处理、模拟、电源及连接方面的专业知识，提供完整的半导体解决方案。成功产品组合加速汽车、工业、基础设施及物联网应用上市，赋能数十亿联网智能设备改善人们的工作和生活方式。更多信息，敬请访问renesas.com。关注瑞萨电子微信公众号，发现更多精彩内容。

高功率密度的高压母线转换器模块有力支持重载系留无人机持久续航

佰才邦推出的SkyCells-T 15kg200m重载系留无人机在多地抢险救灾应急通信中提供了强力保障。该应急通信平台能够快速恢复现场通信，解决紧急场景下的信号覆盖问题，有效提升政府及运营商面对自然灾害时的应急通信保障能力。

SkyCells-T 15kg200m重载系留无人机平台是一种全新的应急通信手段，具备部署响应快、成本低、环境适应能力强的特点。该系统运输方便、操作便捷，具有卓越的负载设计，有效载荷能力3~25 kg；具有灵活的升限设计，支持300 m高度内自由选择；具有持久的续航设计，可24小时持续留空；具有冗余的安全设计，提供极大的系统安全可靠；核心部件自主研发，可定制化开发服务；基于5G基站和无人机开展的商用验证显示，150 m高空时的覆盖距离约为3.4 km。

系留无人机在空中作业时机载电源子系统是端到端系统中的核心部件，为无人机电机以及机载负载设备工作提供动力源，是保证系统长时间、不间断、安全可靠飞行的基础。这要求机载电源设备重量轻、体积小，以提升系统的整体负载能力；输入、输出电压稳定性高，保证系统在强风、高海拔等多种条件下稳定工作；能量密度大、负载能力强，保证系统裕量设计时不增加器件数量，易于设计；热效率高，使散热面积小，进一步提升系统整体负载能力。

在SkyCells-T 15kg200m重载系留平台的设计中，佰才邦选用了Vicor 高压母线转换器模块BCM6123，在400 V输入电压情况下，为系统提供15 A左右输出电流，整体功率在6 kW上下。

BCM6123具有优秀的功率密度、高压特性和电源系统的稳定性。其优良的散热性，简化了系统设计；更高的功率密度，节省出更多设计空间；更轻的重量，使搭配更多载具成为可能。同时，Vicor在浪涌、EMI设计方面也为用户提供了专业性指导。

Vicor 高压母线转换器模块BCM6123

目前，系留无人机主要应用于应急通信、科研设备置空测试、安保监控、状态监控、空气质量采集等领域，相信随着通信设备在小型化、轻量化方面的不断提升，系留无人机将会在更为严苛的场景中发挥作用，提供更为快速便捷的应急解决方案。未来，针对系留无人机平台，Vicor将提供支持800~1 000 V电压以及支持稳压输出的电源模块，同时，在功率密度方面也将逐步提升和优化。

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关于佰才邦

北京佰才邦技术股份有限公司是一家专注于 5G/4G 无线宽带接入解决方案、业务运营平台的研发和未来无线宽带技术创新的高科技公司。公司提供室内外小型基站、家庭网关、云核心网、网管计费系统、天线、无人机等在内的全系列产品，且拥有完全自主知识产权和 5G 芯片技术，我们创造性的将无人机与通信基站进行结合，提供业界首创的端到端无人机高空应急通信解决方案，快速高效的针对受灾区域和特定区域提供不间断的通信保障，是唯一一家同时服务于中国移动和中国电信无人机高空应急通信基站集采项目的厂商。www.baicells.com

关于Vicor

Vicor 是高性能电源模块的领导者，始终致力于通过易于部署的模块化电源系统解决方案帮助客户为供电网络实现创新，以提供从电源到负载点的最高密度和效率。我们始终站在配电架构、转换拓扑及封装技术的最前沿，不断提高 Vicor 电源模块的密度、效率和供电性能。公司主要为企业及高性能计算、工业设备与自动化、机器人、无人机、电动汽车与运输、卫星以及航空航天与国防等领域的客户提供服务。www.vicorpower.com