芯原股份 (芯原，股票代码：688521.SH) 今日宣布其低功耗蓝牙整体解决方案已完成蓝牙技术联盟 (Bluetooth SIG) 发布的蓝牙5.3认证。该整体解决方案包括芯原自主研发的射频 (RF) IP、基带IP及软件协议栈等，为工业、汽车、智能家居、智慧城市、医疗等多个物联网领域提供满足蓝牙5.3规范的一站式蓝牙无线连接解决方案，可大幅降低客户的产品设计时间、风险和成本，加速产品上市。

蓝牙5.3版本对低功耗蓝牙规范中的低速率连接、周期性广播、信道分类等进行了完善，并提高了蓝牙设备的无线共存性和安全性。芯原的低功耗蓝牙整体解决方案基于22nm FD-SOI工艺节点，其射频收发机IP的接收机灵敏度达到-96dBm以下，发射机最大发射功率为+10dBm；采用低功耗设计的数字基带支持多级省电模式，大幅降低系统平均功耗；协议栈软件通过BQB认证，保证了与其他标准蓝牙设备的互联互通，并支持新一代蓝牙音频 (LE Audio) 的通用音频框架。该解决方案可灵活配置，支持各种主流的嵌入式处理器架构 (Arm，RISC-V等) 和操作系统，并提供全面的软件开发包、软件参考设计和测试工具。

芯原低功耗蓝牙整体解决方案是芯原物联网无线连接平台的重要组成部分。目前，芯原针对物联网应用领域已开发了多款低功耗高性能的射频IP和基带IP，采用22nm FD-SOI等多种工艺，支持包括蓝牙、Wi-Fi、蜂窝物联网、多模卫星导航定位等在内的多种技术标准及应用，已在多款客户SoC芯片中集成并大规模量产。

“芯原的低功耗蓝牙整体解决方案完成蓝牙5.3认证，充分证明了芯原拥有先进且完备的无线连接技术设计能力。我们基于该解决方案与国际领先的MCU公司已展开了深度合作，其领先的低功耗MCU产品已推出市场。”芯原股份高级副总裁，定制芯片平台事业部总经理汪志伟表示，“面向物联网多样化场景应用，芯原在22nm FD-SOI工艺上布局了较为完整的射频类IP产品及平台方案，支持双模蓝牙、低能耗蓝牙BLE、NB-IoT、多通道GNSS及802.11ah等物联网连接技术，所有射频IP已经完成IP测试芯片的流片验证。未来芯原将持续深入布局物联网无线连接技术，支持更多物联网连接应用场景。”

关于芯原

芯原微电子 (上海) 股份有限公司 (芯原股份，688521.SH) 是一家依托自主半导体IP，为客户提供平台化、全方位、一站式芯片定制服务和半导体IP授权服务的企业。在芯原独有的芯片设计平台即服务 (Silicon Platform as a Service, SiPaaS) 经营模式下，通过基于公司自主半导体IP搭建的技术平台，芯原可在短时间内打造出从定义到测试封装完成的半导体产品，为包含芯片设计公司、半导体垂直整合制造商 (IDM)、系统厂商、大型互联网公司和云服务提供商在内的各种客户提供高效经济的半导体产品替代解决方案。我们的业务范围覆盖消费电子、汽车电子、计算机及周边、工业、数据处理、物联网等行业应用领域。

芯原拥有多种芯片定制解决方案，包括高清视频、高清音频及语音、车载娱乐系统处理器、视频监控、物联网连接、智慧可穿戴、高端应用处理器、视频转码加速、智能像素处理等；此外，芯原还拥有6类自主可控的处理器IP，分别为图形处理器IP、神经网络处理器IP、视频处理器IP、数字信号处理器IP、图像信号处理器IP和显示处理器IP，以及1,500多个数模混合IP和射频IP。

芯原成立于2001年，总部位于中国上海，在中国和美国设有7个设计研发中心，全球共有11个销售和客户支持办事处，目前员工已超过1,300人。

稿源：美通社

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。