電源與電源管理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

　　隨著節(jié)能、“綠色”電源和電子設(shè)備必須遵守強(qiáng)制性能效規(guī)范，以及便攜裝置小型化多功能的發(fā)展趨勢(shì)，要求電源與電源管理必須提高電源效率、降低待機(jī)功耗、改善功率因數(shù)、高功率密度、高可靠性、高集成度、小尺寸、智能化、安全和低成本。

　　為了向讀者介紹最新的電源與電源管理技術(shù)，本刊采訪了一些著名公司，包括TI，NS，F(xiàn)airchild，ON Semeconductor，Microchip，Maxim，Linear，Microsemi等公司，他們就電源與電源管理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)、創(chuàng)新技術(shù)，新產(chǎn)品及其應(yīng)用、典型解決方案等發(fā)表了獨(dú)特見(jiàn)解。下面是訪談錄。

 
 張洪為
TI中國(guó)區(qū)高性能模擬產(chǎn)品業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)經(jīng)理
更注重安全

　　今年以來(lái)一系列的安全事故發(fā)生了， 例如Sony電芯在Dell的筆記本上起火案例，知名手機(jī)廠商的手機(jī)電池相繼爆炸等，中國(guó)政府發(fā)布了手機(jī)充電器強(qiáng)制性的法令。在半導(dǎo)體行業(yè)TI等相繼發(fā)布側(cè)重充電安全的保護(hù)芯片bq24316等，同時(shí)大幅提高了充電管理芯片的耐壓，如bq24060，bq24085等內(nèi)建過(guò)壓保護(hù)，耐壓高達(dá)26V以上。

更注重環(huán)保

　　中國(guó)政府發(fā)布的強(qiáng)制手機(jī)充電器法令另一個(gè)原因就是為了避免手機(jī)交流適配器的泛濫。低功耗待機(jī)電路的大幅度普及，功率因數(shù)校正電路的使用更加普遍。各公司相繼開(kāi)發(fā)下一代的功率因數(shù)校正電路，代表的就是TI的兩相交錯(cuò)型PFC，UCC28060和UCC28070，前者是雙相臨界模式，后者是雙相連續(xù)電流模式，還可以擴(kuò)展到4相或更多相。兩相或多相模式交替，不僅降低了紋波，減少單相系統(tǒng)的熱應(yīng)力，大大降低了系統(tǒng)磁性材料的體積， 而且降低了成本， 提高了可靠性。

更注重和系統(tǒng)的集成

　　單純的電壓變換不再是電源的市場(chǎng)熱點(diǎn)。以最常見(jiàn)的白光LED驅(qū)動(dòng)為例， TI 發(fā)布了TPS6116x系列，它的單輸入調(diào)光控制可以自適應(yīng)接受PWM，單總線指令，模擬電壓等，極大的方便了液晶屏廠商的設(shè)計(jì)通用性。

更注重EMI

　　無(wú)線應(yīng)用的普及化， EMI的要求不再僅僅是各種法規(guī)的要求，已經(jīng)變成設(shè)計(jì)工程師的主動(dòng)要求。以GPS應(yīng)用為例， 代表市場(chǎng)前沿水平的159dB的靈敏度迫使系統(tǒng)設(shè)計(jì)師挑選最合適的DC-DC變換產(chǎn)品。TI的TPS6505x系列電源產(chǎn)品，把兩路DC-DC做成同頻反相，紋波在兩相之間得到大部分的抵消，再加上可控上升沿技術(shù)，系統(tǒng)的整體EMI得到很大的抑制。輔以4個(gè)超過(guò)90dB電源抑制比(55dB, 5MHz)的LDO, 特別適合無(wú)線應(yīng)用?！?/p>

 
吳志民
美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體亞太區(qū)電源管理產(chǎn)品市場(chǎng)營(yíng)銷經(jīng)理
電源管理產(chǎn)品市場(chǎng)幾個(gè)明顯的發(fā)展趨勢(shì)是：

　　處理器的供電電壓不斷下降，目前一般的降壓轉(zhuǎn)換器已無(wú)法為新一代的處理器提供高效率的電源供應(yīng)。同步整流功能的電源供應(yīng)系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生，而且開(kāi)始大受歡迎。

　　無(wú)論是移動(dòng)電話還是網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，其中采用的供電系統(tǒng)必須能夠提供多個(gè)不同的供電電壓，以便為不同的電路供電。電源管理單元不但可以解決供電問(wèn)題，而且還可簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，縮小電路板體積，以及節(jié)省系統(tǒng)成本，因此電源管理技術(shù)的應(yīng)用越趨普及。

　　由于數(shù)字電源管理技術(shù)可以延長(zhǎng)電池壽命，有助于提高系統(tǒng)的能源效益，因此越來(lái)越多便攜式電子產(chǎn)品以至耗電量較大的系統(tǒng)如數(shù)據(jù)中心與無(wú)線基站都采用數(shù)字電源管理技術(shù)。雖然目前這種技術(shù)成本較高，但由于環(huán)保法例越趨嚴(yán)厲，加上電費(fèi)不斷飆升，因此越來(lái)越多廠商考慮引進(jìn)數(shù)字電源管理技術(shù)。

　　美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體是電源管理集成路市場(chǎng)上的領(lǐng)導(dǎo)者，一直致力為不同的市場(chǎng)板塊提供各種高效的電源管理解決方案。
 
以電池供電的系統(tǒng)

　　美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體的能源管理單元(EMU)采用符合 PowerWise技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的自適應(yīng)電壓調(diào)整(AVS)技術(shù)，因此可為以電池供電的系統(tǒng)節(jié)省高達(dá)70%的耗電。此外，像LM3208這類功率放大器開(kāi)關(guān)式電源管理芯片(SuPA)不但可以解決CDMA/WCDMA手機(jī)的散熱問(wèn)題，而且耗電量只有標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)功率放大器的20%。最后值得一提的是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體的 micro SMD 封裝技術(shù)，由于我們擁有這種先進(jìn)的封裝技術(shù)，因此可以提供體積小(只有1.5mm×1.5mm×0.6mm)的雙輸出電源管理集成電路(LM3687)。

數(shù)字子系統(tǒng)的電源供應(yīng)

　　美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體全新推出的LM20000系列PowerWise同步降壓穩(wěn)壓器不但功能齊備，而且電源效率極高，可以支持直流/直流電源轉(zhuǎn)換，為負(fù)載點(diǎn)提供供電。此系列穩(wěn)壓器有許多不同型號(hào)可供選擇，而且具備一切必要的功能，讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師可以因系統(tǒng)的不同需要挑選適用的型號(hào)，以便設(shè)計(jì)特別的電源管理解決方案。對(duì)于需要分別為不同負(fù)載點(diǎn)提供供電的系統(tǒng)，我們建議工程師根據(jù)不同需要挑選多款適用的芯片，以便設(shè)計(jì)一個(gè)體積小巧、效率極高而且只需極少外置組件的全方位解決方案。采用eTSSOP-16 封裝的LM201xx系列芯片適用于2.95V至5.5V 的輸入電壓，而且可支持高達(dá)5A的負(fù)載。采用eTSSOP-20封裝的LM20242 芯片則適用于4.5V至36V 的輸入電壓，而且可支持高達(dá)2A的負(fù)載。

LED燈光系統(tǒng)

　　LED燈的亮度與光暗控制的靈活性可以媲美傳統(tǒng)的鎢絲燈泡及霓虹光管，效率則有過(guò)之而無(wú)不及。由于LED燈有這樣的優(yōu)點(diǎn)，加上目前世界各地環(huán)保意識(shí)高脹，因此效率這樣高的LED燈便大受市場(chǎng)歡迎。LM3407芯片是一款電流恒定但輸出浮動(dòng)的降壓開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器，可為高功率的LED提供恒定電流，最適用于汽車燈、個(gè)別行業(yè)專用的照明燈及一般照明系統(tǒng)。此外，這款芯片還內(nèi)置功率N-MOSFET 晶體管，有助于縮小方案體積，而且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，可以輕易融入系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這款轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)頻率可以調(diào)整，調(diào)整范圍介于300kHz與1MHz之間。這款LM3407轉(zhuǎn)換器還設(shè)有調(diào)光控制輸入端，因此可以利用PWM控制模式控制LED的亮度。此外，這款芯片也有允許引腳，可以利用停機(jī)模式降低功耗?！?/p>