许多通过线路供电的现代智能物联网 (IoT) 器件都需要备用电源，以便在意外断电时安全断电或保持通信不断。例如，电表可通过射频接口提供关于断电的时间、地点和持续时间的详细信息。由于具有以下优势，窄带物联网 (NB-IoT) 最近在上述用途中很受欢迎：

• 使用现有的 2G、3G 和 4G 频段。

• 由美洲、欧洲和亚洲国家的一个或多个运营商提供支持。

• 与通用分组无线业务 (GPRS) 相比，功率和峰值电流显著降低。

精心设计的备用电源方案有助于提供合适容量的备用电源，在正常和备用供电之间进行无缝切换，并支持多次断电而无需维护。在本文中，我们将介绍一种实施备用电源方案的简单方法，它使用 TI 的 TPS61094 降压/升压转换器和一款超级电容器，满足 NB-IoT 和射频标准。我们还将对基于 TPS61094 的解决方案与现有的 TI 参考设计进行比较。

NB-IoT 备用电源

表 1 显示了不同 NB-IoT 操作模式下随时间推移的电流消耗。在数据传送模式下峰值为 310mA，持续 1.32s，负载在不同的操作模式下也显著变化。整个过程的平均电流消耗为 30mA，持续 80s。当主电网突然断电时，需要容量足够的备用电源和无缝电源切换的负载持续时间。TPS61094 60nA 静态电流 (IQ) 双向降压/升压转换器可实现可靠且简单的备用电源设计，同时作为单芯片解决方案，无需额外电路即可实现超级电容器充电和放电功能。

* 针对客户和终端设备。可能是数分钟至数天。

表 1：Saft Batteries 的 NB-IoT 负载曲线示例

使用一个超级电容器和 TPS61094 实现有效的备用电源电路，图 1 显示了我们如何配置 TPS61094 评估模块 (EVM)，为表 1 中的 NB-IoT 负载曲线提供足够的备用电源支持。

图 1：TPS61094 EVM 备用电源配置

当系统电源接通时，TPS61094 进入 Buck_on 模式：打开旁路场效应晶体管 (FET)，为超级电容器提供 500mA 的恒定电流，并在超级电容器两端电压为 2.5V 时停止充电。V_SYS 直接为 V_OUT 供电。当断电导致 V_SYS 下降时，TPS61094 会自动进入 Boost_on 模式：关闭旁路 FET，并通过超级电容器中存储的电荷为 V_OUT 供电。

图 2 显示了使用示波器对备用电源完整循环进行测量的结果。V_IN 表示电网的系统电压。V_OUT 是 TPS61094 的输出电压，V_SUP 是超级电容器电压。I_OUT 是负载消耗的电流。在我们的示例中，负载消耗 100mA，是负载曲线平均电流消耗的 3.33 倍。我们增加了负载，从而确定在更极端的负载条件下，TPS61094 在电网断电时如何切换输入电源。

当系统功率突然下降时，TPS61094 立即进入 Boost_on 模式，并利用超级电容器的功率调节 V_OUT。降压/升压转换器在 254.5s 内提供所需的输出电流，可处理 11.5 次 NB-IoT 事务。TPS61094 对超级电容器放电，直到其电压降至 0.7V；此时，该器件进入关断模式，直到系统 V_IN 恢复。在 Buck_on 模式下，TPS61094 以恒定电流为超级电容器无缝充电。如图 2 所示，超级电容器放电和充电之间的切换非常平稳。

图 2：TPS61094 下电上电测量结果

其他备用电源实现方案

您还可以使用其他解决方案，每个解决方案都有优缺点。一种是适用于电表的超级电容器备用电源参考设计，它使用分立式电路为超级电容器充电，并使用 TPS61022 升压转换器在电网断电时将超级电容器电压升至更高的系统电压。TPS61022 输出电流能力高于 TPS61094 解决方案，但需要更多外部元件。

另一种是具有电流限制和主动电池均衡功能的超级电容器备用电源参考设计，它使用 TPS63802 降压/升压转换器作为超级电容器充电器和稳压器，并省去了额外的分立式充电电路，但仍需要额外的外部元件来满足ORing 电源控制器、充电电流限制和超级电容器终端电压设置的需求。

表 2 列出了每种备用电源方法的重要特性。

* TPS61094 和 TPS61022 的 V_IN 最小值为 0.7V。TPS63802 的 V_IN 为 1.8V。

表 2：备用电源解决方案概述

结语

低功耗无线标准的应用越来越广泛。凭借高集成度、简单设计和卓越的轻负载效率，TPS61094适用于使用 LTE-M、Lora、蓝牙和其他新兴无线接口的备用电源应用。

如需更高的输出电流，电表或电流限制参考设计是非常有效的解决方案。尽管该设计需要更多的分立式元件，但可以支持例如GPRS等更高功率的射频传输。

其他资源

• 下载 TPS61094 数据表。

• 查看 TPS63802 硬件开发套件。

• 请参阅应用简报《解决具有大功率无线通信的电表的备用电源难题》。

• 阅读模拟设计期刊文章《I_Q：定义、常见误解及其使用方式》。

关于德州仪器(TI)

德州仪器（TI）（纳斯达克股票代码：TXN）是一家全球性的半导体公司，致力于设计、制造、测试和销售模拟和嵌入式处理芯片，用于工业、汽车、个人电子产品、通信设备和企业系统等市场。我们致力于通过半导体技术让电子产品更经济实用，创造一个更美好的世界。如今，每一代创新都建立在上一代创新的基础之上，使我们的技术变得更小巧、更快速、更可靠、更实惠，从而实现半导体在电子产品领域的广泛应用，这就是工程的进步。这正是我们数十年来乃至现在一直在做的事。 欲了解更多信息，请访问公司网站http://www.ti.com.cn/。

2021年11月15日，致力于亚太地区市场的领先半导体元器件分销商---大联大控股宣布，其旗下品佳推出基于微芯科技（Microchip）PIC16F15344、安森美（onsemi）NCV7685与ams OSRAM LED的LIN通讯贯穿式尾灯方案。

图示1-大联大品佳携手多家知名企业推出LIN通讯贯穿式尾灯方案的展示板图

汽车尾灯作为照明和信号指示作用在汽车结构当中扮演着重要角色。随着各大厂商对汽车外形设计越来越重视，汽车尾灯的造型也不仅仅只关注功能性的提升，也更加注重外观的设计感。而贯穿式尾灯由于LED数量较多，动画视觉效果好，已在越来越多的车型上采用。由大联大品佳基于Microchip、onsemi和ams OSRAM产品的LIN通讯贯穿式尾灯方案，可帮用户快速地完成贯穿式尾灯设计，降低开发难度。

图示2-大联大品佳携手多家知名企业推出LIN通讯贯穿式尾灯方案的展示板图

本方案的A、B灯采用独立的LED驱动，符合实车设计要求。A、B灯之间使用LIN命令进行同步，实现流水转向及动画的平滑衔接。使用自带触摸按键功能的LIN SiP MCU实现LIN BCM仿真，用于控制演示尾灯的各项功能。此外，音乐律动功能让LED跟随音乐节奏而跳动，虽然方案只做了红光和黄光设计，但用户可基于此方式，自行添加其它颜色光。如果使用RGB LED，还可以用它来开发车内音乐氛围灯。

在元件选用方面，本方案采用的PIC16F15344是Microchip旗下的一款具有模拟、核心独立外设和通信外设的低功耗MCU，可实现各种通用和低功耗应用；而onsemi NCV7685是一款12路60mA LED线性电流驱动器，其具有128个可调整的占空比和共通基准的可编恒定电流源，支持每个通道独立PWM调光，并可通过I²C控制，对每个输出通路串口进行编程。

核心技术优势：

采用Microchip PIC16F15344汽车级8位MCU，低成本，高可靠性，开发简单；

采用Microchip LIN SBC ATA663254汽车级LIN收发器，集成了85mA LDO，可以直接为MCU供电，无需额外增加LDO；

采用Microchip LIN SiP ATSAMHA1E14A，集成了LIN收发器、ARM Cortex-M0+内核的MCU、LDO、PTC触摸控制器，单芯片实现LIN BCM仿真功能。（此芯片同样适用于做贯穿式尾灯、车内音乐氛围灯的主控）；

采用Microchip MIC28514汽车级高压大电流DC-DC，输入耐压高达75V，输出电流可达5A，支持软启动，用于给LED进行预降压供电，从而降低线性LED驱动器上的发热损耗；

采用onsemi NCV7685作为线性LED驱动，具有12通道最大60mA线性恒流驱动能力，支持每个通道独立PWM调光，具有LED故障检测和反馈功能。通过I²C进行控制，可对I²C地址进行配置和编程。

方案规格：

输入电压：DC 9V~24V；

输入防反接：支持；

LIN通讯：支持（使用MCC生成代码）；

开关控制：支持触摸按键控制（图形化工具调试触摸参数）；

软启动：支持；

位置灯LED数量：56颗；

刹车灯LED数量：40颗（与位置灯共用）；

转向灯LED数量：40颗；

单路LED数量：2颗；

单路LED电流：60mA；

LED故障检测：支持；

PWM调光：支持单路PWM调光；

音乐律动：支持；

动画效果：开机动画，关机动画，流水转向，亮度渐变，音乐律动。

如有任何疑问，请登陆【大大通】进行提问，超过七百位技术专家在线实时为您解答。欢迎关注大联大官方微博（@大联大）及大联大微信平台：（公众账号中搜索“大联大”或微信号wpg_holdings加关注）。

关于大联大控股：

大联大控股是全球第一、亚太区最大的半导体元器件分销商*，总部位于台北(TSE:3702)，旗下拥有世平、品佳、诠鼎及友尚，员工人数约5,000人，代理产品供货商超250家，全球80个分销据点，2020年营业额达206.5亿美金。大联大开创产业控股平台，专注于国际化营运规模与在地化弹性，长期深耕亚太市场，以「产业首选．通路标杆」为愿景，全面推行「团队、诚信、专业、效能」之核心价值观，连续21年蝉联「优秀国际品牌分销商獎」肯定。面临新制造趋势，大联大致力转型成数据驱动(Data-Driven)企业，建置在线数字化平台─「大大网」，并倡导智能物流服务(LaaS, Logistics as a Service)模式，协助客户共同面对智能制造的挑战。大联大从善念出发、以科技建立信任，期望与产业「拉邦结派」共建大竞合之生态系，并以「专注客户、科技赋能、协同生态、共创时代」十六字心法，积极推动数字化转型。 (*市场排名依Gartner公布数据)

作者：ADI公司　Thomas Brand，现场应用工程师

电信号链有多种形式。它们可以由不同的电气元件组成，包括传感器、执行器、放大器、模数转换器（ADC）、数模转换器（DAC），甚至微控制器。整个信号链的准确性起着决定性的作用。为了提高准确性，首先必须识别并尽量减小每个信号链中的各个误差。由于信号链的复杂性，这种分析将会是一项艰巨的任务。本文介绍了一种精密数模转换器（DAC）的信号链误差预算计算工具。本文将描述与DAC连接的元件的单项误差影响。最后，本文将逐步演示如何使用该工具来识别和纠正这些问题。

精密数模转换器（DAC）误差预算计算器的计算精准，易于使用，可以帮助开发人员为特定应用选择最合适的元件。由于数模转换器（DAC）通常不会单独出现在信号链中，而是连接到基准电压和运算放大器（例如作为参考缓冲器），因此必须重视和总结这些额外的元件以及它们的各个误差。为了更好地理解这个概念，我们首先看看主要元件的单项误差影响，如图1所示。

图1.数模转换器（DAC）信号链的主要元件

基准电压有四个主要的误差影响。第一个与初始精度（初始误差）有关，表现在25℃（指定温度）的生产测试中测量的输出电压不稳定。此外，还有与温度系数相关的误差（温度系数误差）、负载调节误差和线路调节误差。初始精度和温度系数误差对总误差影响最大。

在运算放大器中，输入失调电压误差和电阻的阻值误差影响最大。输入失调电压误差是指为了获得零电压输出而在输入端强行施加的很小的电压差。增益误差是用于设置闭环增益的相应电阻的阻值误差引起的。其他误差由偏置电流、电源抑制比（PSRR）、开环增益、输入失调电流、CMRR失调和输入失调电压漂移引起。

对于数模转换器（DAC）本身，数据表中给出了各种类型的误差，例如积分非线性（INL）误差，它与理想输出电压和给定输入代码测量的实际输出电压之差有关。其他误差类型有增益误差、失调误差和增益温度系数误差。有时将它们组合在一起形成总不可调整误差（TUE）。TUE和所有测量输出DAC误差有关，即INL、失调和增益误差，以及在电源电压和温度范围内的输出漂移。

由于不同的误差源通常不相关，计算信号链中总误差的最精确方法是统计平方公差法：

收集各个元件的误差通常是一项繁琐的任务，现在我们可以使用误差预算计算器来简化这项工作，得到同样精确的计算结果。

图2.ADI误差预算计算器中误差影响的表示

使用精密数模转换器（DAC）误差预算计算器的步骤

首先，使用误差预算计算器，从三种数模转换器（DAC）类型中进行选择：电压输出DAC、乘法DAC和4 mA ~ 20 mA电流源DAC。接下来，设置误差计算所需的温度范围和电源电压纹波，后者对PSRR误差将起决定性的作用。输入这些值后，计算器将生成一个图表，显示信号链中每个元件的各个误差影响，如图2所示。

这个示例中的总误差主要受基准电压的影响。通过使用更精确的参考模块可以改进这一信号链。

数模转换器（DAC）的集成电阻负责内部反相放大器的比较，从而提高精度，对数模转换器（DAC）的总误差起决定性的作用。在没有集成电阻或内部反相放大器的数模转换器（DAC）中，这些参数可以单独设定，如图2所示。

误差预算计算器可靠且易于使用，使创建精密数模转换器（DAC）信号链和快速评估设计权衡变得更容易。

作者简介

Thomas Brand于2015年加入德国慕尼黑的ADI公司，当时他还在攻读硕士。毕业后，他参加了ADI公司的培训生项目。2017年，他成为一名现场应用工程师。Thomas为中欧的大型工业客户提供支持，并专注于工业以太网领域。他毕业于德国莫斯巴赫的联合教育大学电气工程专业，之后在德国康斯坦茨应用科学大学获得国际销售硕士学位。联系方式：thomas.brand@analog.com。

专注于引入新品推动行业创新的电子元器件分销商贸泽电子 (Mouser Electronics)宣布其推出的2021品牌宣传系列短片《一键配齐急你所需 #贸泽一站搞定》和《海量库存一站买齐 #贸泽一站搞定》分别荣获第十三届W.AWARD金网奖案例类信息流广告银奖和铜奖。本次评选结果经由短视频营销领域专家和实践操盘手对案例作品进行专业点评及考量后诞生，在行业内具有相当的专业性、权威度及影响力。

在今年推出的#贸泽一站搞定#的两支全新宣传片中，以贸泽电子的“一键配齐 急你所需”和“海量库存 一站买齐”的两大品牌优势为导向，就工程师和采购等人群在元器件选择和下单时所遇的棘手问题，进行了巧妙化的解答，让贸泽来助力其轻松解决。30秒的短片，情节安排高效且恰到好处，代入感极强。此外，视频在场景布置和人员出镜上也都进行了精心的策划，在演员绝佳的气质和生动的表演中，带来良好的视听体验，激起用户对视频内容的兴趣。

贸泽电子亚太区市场及商务拓展副总裁田吉平女士表示：“在mouser.cn上，我们拥有超过1100家国际厂商的3100多万种产品信息并对此每日更新，其中有530多万种产品可以直接购买，让工程师无需‘东跑西跑’，只需在贸泽官网就能一站式买齐所需器件。本次贸泽电子推出的两支短片正是基于贸泽电子对研发阶段的采购支持，结合当下流行的短视频方式所打造的具有故事情节的趣味化创新内容，通过在各类社交媒体平台的传播，从而鼓励更多的工程师和采购在贸泽电子查找技术资料、购买所需元件，能够充分享受到贸泽所带来的高效和便捷服务，助力后续更多的创意设计。”

金网奖是数字营销和数字商业领域机具影响力的赛事活动，聚焦短视频、信息流、小程序等新生物种，关注全球互联网生态营销案例、产品，发掘代表新生产力的新兴力量。

作为全球授权分销商，贸泽电子库存有丰富的半导体和电子元器件，并积极引入原厂新品，支持随时发货。贸泽旨在为客户供应全面认证的原厂产品，并提供全方位的制造商可追溯性。为帮助客户加速设计，贸泽网站提供了丰富的技术资源库，包括技术资源中心、产品数据手册、供应商特定参考设计、应用笔记、技术设计信息、设计工具以及其他有用的信息。

工程师还可以一键订阅免费的贸泽电子报，及时了解业界新品动态和资讯。在订阅贸泽的电子报时，我们可以根据您不断变化的具体项目需求来提供相关的新闻报道和参考信息。贸泽充分尊重用户的权利，让您能自由掌控想要接收的内容。欢迎登陆https://sub.info.mouser.com/subscriber-sc 注册，及时掌握新兴技术、行业趋势及更多资讯。

关于贸泽电子 (Mouser Electronics)

贸泽电子隶属于伯克希尔哈撒韦集团 (Berkshire Hathaway) 公司旗下，是一家授权电子元器件分销商，专门致力于向设计工程师和采购人员提供各产品线制造商的新产品。作为一家全球分销商，我们的网站mouser.cn能够提供多语言和多货币交易支持，分销超过1100家品牌制造商的500多万种产品。我们通过遍布全球的27个客户支持中心，为客户提供无时差的本地化贴心服务，并支持使用当地货币结算。更多信息，敬请访问：http://www.mouser.cn。