迎合綠色設(shè)計(jì)大潮 轉(zhuǎn)變電源設(shè)計(jì)觀念

能源問題，持續(xù)困擾著全世界，綠色電源設(shè)計(jì)，不僅僅是個(gè)應(yīng)景的噱頭，而是正在逐漸成為提升電子產(chǎn)品競爭力的關(guān)鍵單元，這無疑對(duì)傳統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)工程師提出了全新的設(shè)計(jì)要求。為了適應(yīng)全新的設(shè)計(jì)要求，電源設(shè)計(jì)工程師必須了解綠色能源概念下的電源設(shè)計(jì)的各種新要求，從而轉(zhuǎn)變電源設(shè)計(jì)觀念，適應(yīng)新一代產(chǎn)品研發(fā)的要求。第10屆綠色電源與電源管理技術(shù)研討會(huì)就為廣大電源技術(shù)工程師提供了這樣一個(gè)機(jī)會(huì)。

綠色能源概念正在改變電源市場

 區(qū)別于傳統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)，綠色能源概念要求電源具有更高的運(yùn)行效率和更低的待機(jī)損耗，這就對(duì)電源市場提出以下幾點(diǎn)全新要求：高輕載運(yùn)行效率和低待機(jī)損耗變得越來越重要，決定新的控制和驅(qū)動(dòng)芯片市場；由于可以提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，數(shù)字電源和電源管理被系統(tǒng)公司廣泛接受；LED 照明和光伏能源市場越來越熱門；系統(tǒng)公司在重新評(píng)估他們的供電策略。

按照這個(gè)思路設(shè)計(jì)而成綠色能源產(chǎn)品具有顯著的市場優(yōu)勢(shì)，比如系統(tǒng)運(yùn)行成本低，相同性能條件下系統(tǒng)的整體功耗可以降低20%以上，這可以直接節(jié)省大約15%的電力運(yùn)營成本。另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是系統(tǒng)集成度高，特別是對(duì)一些便攜產(chǎn)品而言，大大提升了對(duì)系統(tǒng)性能的保障，一個(gè)典型的例子是，綠色能源技術(shù)是目前智能手機(jī)和平板電腦在處理能力接近傳統(tǒng)Notebook而工作時(shí)間可長達(dá)10個(gè)小時(shí)的幕后功臣。

為了配合綠色能源概念，需要多種電源技術(shù)配合支持，比如低功耗CMOS技術(shù)，高智能電源管理系統(tǒng)，高效功率變換拓?fù)?，提高輕載效率技術(shù)包括門極驅(qū)動(dòng)電壓優(yōu)化、模擬二極管技術(shù)、相位增減、頻率調(diào)制和驅(qū)動(dòng)脈沖省略運(yùn)行等，以及各種降低待機(jī)損耗技術(shù)特別是在睡眠模式、打嗝模式、極低靜態(tài)電流等方面的突破。

針對(duì)綠色能源科技的響應(yīng)，Intersil從多個(gè)領(lǐng)域調(diào)整產(chǎn)品研發(fā)戰(zhàn)略，比如開發(fā)先進(jìn)的IC工藝可實(shí)現(xiàn)最小能量損耗和靜態(tài)電流，擁有完整的電源管理產(chǎn)品體系，可以為客戶提供最優(yōu)的系統(tǒng)解決方案，利用高輕載效率、低待機(jī)損耗技術(shù)的應(yīng)用可將運(yùn)行損耗降到最低，特別是其高效功率變換器拓?fù)涿闇?zhǔn)80 Plus 金牌標(biāo)準(zhǔn)。

在功率變換器方面，Intersil的優(yōu)勢(shì)可以滿足客戶多方面的需求：完整的解決方案可滿足多樣化工業(yè)通用電源功率變換需求，高集成度和高性能ZVS技術(shù)可滿足高效高功率密度需求，領(lǐng)先的數(shù)字功率變換技術(shù)滿足靈活高效的系統(tǒng)電源管理需求，被電源公司和系統(tǒng)公司高度接受，從芯片級(jí)到系統(tǒng)級(jí)解決方案提供強(qiáng)有力的工程支持。

提升電源設(shè)計(jì)者的工作效率

綠色能源的要求不僅僅針對(duì)半導(dǎo)體廠商，對(duì)電源設(shè)計(jì)者而言更是一種全新壓力，特別是面臨著產(chǎn)品性能不斷增強(qiáng)與高能效等級(jí)的雙重壓力下，出色的電源設(shè)計(jì)幾乎成為一款成功電子產(chǎn)品必不可少的環(huán)節(jié)，這就對(duì)當(dāng)下的電源設(shè)計(jì)者提出了不斷苛刻的設(shè)計(jì)要求。與此同時(shí)，電源設(shè)計(jì)者卻還得面對(duì)更多的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，比如電路板上為電源系統(tǒng)留下的空間越來越少，待機(jī)功耗要求越來越低，設(shè)計(jì)完成的時(shí)間越來越緊迫，熱設(shè)計(jì)需求變得越來越復(fù)雜。

盡可能提升電源設(shè)計(jì)的工作效率和設(shè)計(jì)可靠性，對(duì)于電源設(shè)計(jì)工程師而言越來越重要。針對(duì)電源設(shè)計(jì)者的這種需求，許多半導(dǎo)體廠商有針對(duì)性的開發(fā)出各種解決方案，藉此來幫助電源設(shè)計(jì)者提升工作效率，快速設(shè)計(jì)出更可靠、更高效的電源系統(tǒng)。

電源設(shè)計(jì)工程師需要在兩個(gè)方面進(jìn)行權(quán)衡：一方面是你想選用最合適的 IC，另一方面你在了解其獨(dú)特的電源要求時(shí)電源網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的影響后想獲得所需的特點(diǎn)與功能。換句話說，要做工程師們經(jīng)常做的折衷工作（這些工作有時(shí)一目了然，但一般都難以定奪）：權(quán)衡優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)折衷方案作出評(píng)判，努力達(dá)到能滿足市場要求的功率、價(jià)格和性能最佳點(diǎn)。

這些復(fù)雜的問題其實(shí)已經(jīng)為廣大半導(dǎo)體廠商所認(rèn)知，因此眾多電源半導(dǎo)體廠商紛紛基于自己的產(chǎn)品推出多年設(shè)計(jì)應(yīng)用驗(yàn)證之后的解決方案，盡可能簡化電源設(shè)計(jì)者在選型、配料等方面的工作流程，根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)際需要可以選擇不同的參考方案，盡量將電源工程師的工作集中在電源差異化設(shè)計(jì)方面，以提升其設(shè)計(jì)專注度，提高實(shí)際工作效率。

比如，最近飛兆半導(dǎo)體推出了用于前沿小型太陽能與通信電源系統(tǒng)的高能效方案，以高能效功率解決方案提供專為的實(shí)現(xiàn)最小尺寸、最高可靠性和最佳散熱性能而設(shè)計(jì)的先進(jìn)封裝，提供針對(duì)功率和移動(dòng)應(yīng)用而優(yōu)化的自有工藝技術(shù)等，幫助客戶解決設(shè)計(jì)難題。而Exar公司的四通道數(shù)字電源解決方案，針對(duì)現(xiàn)代系統(tǒng)需要電源同時(shí)具備的三種能力：功率轉(zhuǎn)換滿足系統(tǒng)的最基本需求；    功率管理提升系統(tǒng)的靈活性；電源通訊提升了系統(tǒng)的智能性。同時(shí)還盡可能幫助設(shè)計(jì)者實(shí)現(xiàn)簡單易用并且成本優(yōu)勢(shì)。

電源測(cè)試保駕護(hù)航

即使再簡化的電源設(shè)計(jì)，都離不開測(cè)試環(huán)節(jié)的支持，只有充分做好電源測(cè)試工作，才能讓電源設(shè)計(jì)和電源應(yīng)用安全可靠，實(shí)現(xiàn)預(yù)訂的目標(biāo)。

如何充分利用測(cè)試儀器進(jìn)行相關(guān)的電源參數(shù)測(cè)試，是每個(gè)電源工程師都面臨又急需了解的知識(shí)，比如在電源測(cè)量過程中，許多工程師都會(huì)遇到若干關(guān)鍵共性問題，這些問題包括：上電時(shí)序測(cè)量、高壓測(cè)不準(zhǔn)問題、小電壓電源紋波測(cè)量、電源頻譜分析、負(fù)載動(dòng)態(tài)特性測(cè)量、懸浮電壓測(cè)量、電源開關(guān)管損耗測(cè)量等。這些問題經(jīng)常會(huì)影響電源工程師的工作，選擇適當(dāng)?shù)膬x器和測(cè)試技巧，可以讓測(cè)試過程事半功倍，大幅提升測(cè)試的效率和測(cè)試的準(zhǔn)確性，比如，力科公司針對(duì)電源測(cè)試提供了完整的電源測(cè)試系統(tǒng)和簡化電源測(cè)試系統(tǒng)等不同方案，針對(duì)不同電源測(cè)試需要工程師可以選擇不同的方案快速測(cè)試上述這些工程。配合有針對(duì)性的測(cè)試軟件和測(cè)試技巧，利用力科示波器，工程師可以快速掌握解決上述這些共性問題的具體方法，力科公司市場經(jīng)理汪進(jìn)進(jìn)將會(huì)在深圳現(xiàn)場為大家具體介紹面對(duì)不同電源測(cè)試的問題如何進(jìn)行有針對(duì)性的測(cè)試技巧以快速獲取測(cè)試結(jié)果，完成電源測(cè)試工作。

　電磁干擾（EMI）是電源設(shè)計(jì)中另一個(gè)棘手的難題，特別是便攜產(chǎn)品的電路板越來越小，信號(hào)傳輸速度越來越快，在高速PCB及系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，高頻信號(hào)線、集成電路的引腳、各類接插件等都可能成為具有天線特性的輻射干擾源，能發(fā)射電磁波并影響其他系統(tǒng)或本系統(tǒng)內(nèi)其他子系統(tǒng)的正常工作。因此，EMI預(yù)兼容測(cè)試對(duì)于保障電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)可靠性方面顯得尤為重要，特別是在一些高性能電源和小尺寸電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作過程中，EMI問題顯得尤為突出，如何在保障電源工作正常的前提下，不干擾其他高頻信號(hào)線工作并且不受其他高頻信號(hào)干擾，就需要在預(yù)兼容測(cè)試方面進(jìn)行詳細(xì)驗(yàn)證。在這方面，安捷倫科技提供多種測(cè)試儀器和軟件解決方案，幫助工程師可以在設(shè)計(jì)過程前和設(shè)計(jì)中進(jìn)行預(yù)兼容測(cè)試的仿真與驗(yàn)證，方便客戶的設(shè)計(jì)開發(fā)。

LED的熱潮

倡導(dǎo)綠色能源不僅需要高效率的電源，還需要更多節(jié)能科技的應(yīng)用，比如最近比較熱門的LED技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，受照明和背光兩大主要LED應(yīng)用需求的驅(qū)動(dòng)，全球LED市場規(guī)模將以超過25%的年均增長率在2013年達(dá)到350億美元，中國市場增長更為迅速，年均增長保持在35%以上，2013年市場規(guī)模超過400億元。

 LED的普及離不開LED驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，可以說，促使LED普及的一個(gè)重要因素是便宜可靠的驅(qū)動(dòng)解決方案，此外影響LED芯片的驅(qū)動(dòng)力中，LED的光輸出以及成本的下降是主導(dǎo)因素。每流明的成本，即用戶為照明所付的費(fèi)用正在迅速降低。散熱也很重要，因此優(yōu)化PCB(印制電路板)布局非常關(guān)鍵。而更重要的則是避免熱耗散，與其在散熱方面做出額外的努力，不如采用更有效的驅(qū)動(dòng)器架構(gòu)，如LED電源的智能調(diào)節(jié)。研發(fā)動(dòng)向方面，在非常薄的LED電視和超薄手機(jī)中，LED的光輸出越來越多，而封裝則變得越來越纖薄。采用更好的色域使照明變得更加自然也是業(yè)內(nèi)重要的發(fā)展動(dòng)向。對(duì)于奧地利微電子等LED驅(qū)動(dòng)器制造商來說，需要更緊密地與LED制造商進(jìn)行合作，從而開發(fā)出切合最新LED技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的驅(qū)動(dòng)器解決方案。

從2007—2012年，商業(yè)、工業(yè)、住宅家用照明成為LED照明增長最為快速的市場，其中到2012年商業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域LED照明將增長了58%，住宅領(lǐng)域增長102%，市場前景非常誘人，不過，目前LED照明仍存在光效偏低、光衰大，散熱方案解決不好、產(chǎn)品一致性差等缺陷。為了滿足LED照明企業(yè)的市場需求，安森美半導(dǎo)體特別退出了針對(duì)LED照明應(yīng)用的電源驅(qū)動(dòng)解決方案，涵蓋了交流-直流(AC-DC) LED方案、直流-直流(DC-DC)及手電筒LED方案、線性恒流調(diào)整器(CCR) LED 方案等，以及詳細(xì)介紹了LED照明電源中高壓MOS產(chǎn)品選擇技巧。