電源與電源管理技術發(fā)展趨勢

隨著節(jié)能、再生能源、“綠色”和電子設備必須遵守強制性能效規(guī)范，以及便攜裝置小型化多功能的發(fā)展趨勢，要求電源與電源管理必須提高電源效率、降低待機功耗、改善功率因數(shù)、高功率密度、高可靠性、高集成度、小尺寸、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，本刊采訪了一些著名公司，包括Ns，Maxim，Linear，ON Semiconductor，Microchip，F(xiàn)airchild，Renesas Technology，Infineon等，他們就電源與電源管理技術的發(fā)展趨勢、創(chuàng)新技術、新產(chǎn)品及其應用、典型解決方案等發(fā)表了獨特見解。下面是訪談錄。

電源供應及電源管理技術將朝著以下的幾個方向發(fā)展：

容易使用：

可靠的防護設計：

較高的功率密度。

容易使用

許多客戶都并非電源管理技術的專家，他們只想利用高效率的開關穩(wěn)壓器為他們設計的電路提供穩(wěn)壓供電。自1990年以來，美國國家半導體(NS)便一直為客戶提供Simple Switcher開關穩(wěn)壓器。目前推出的 Simple Switcher開關穩(wěn)壓器及SimpleSwitcher控制器屬于第5代的產(chǎn)品，其特點是適用于寬輸入電壓范圍。而且體積極小，但可以輸出極高的電流，只需極少外置元件。美國國家半導體的WEBENCH設計工具一直大受客戶歡迎?，F(xiàn)在這套工具的功能又有進一步的提升，以便客戶設計新產(chǎn)品時可以獲得更可靠的技術支持。WEBENCH設計網(wǎng)頁是個一站式的設計平臺。客戶可以通過這個平臺挑選電源管理芯片，就電路設計進行模擬測試，以便微調(diào)及優(yōu)化系統(tǒng)設計，而且整個設計過程只需幾分鐘便可完成。

可靠的防護設計

若要確保產(chǎn)品高度穩(wěn)定可靠，客戶必須采用加設了可靠防護裝置的電源管理產(chǎn)品。許多新推出的電源管理產(chǎn)品都有基本的周期限流功能，以免系統(tǒng)出現(xiàn)過載及短路情況。此外，許多新產(chǎn)品還另外提供多一重的防護。例如打嗝或電壓／頻率折回(foldback)功能。美國國家半導體降壓穩(wěn)壓器的限流保護點非常準確。以LMZ0000系列降壓穩(wěn)壓器為例，在指定溫度范圍內(nèi)的溫度操作，這系列產(chǎn)品的限流值都極為準確，偏差不會超過±10％。相較之下，市場上同類產(chǎn)品的偏差率高達±20％至30％。

較高的功率密度

由于供電系統(tǒng)占用越來越少印制電路板的板面空間，因此電源管理解決方案的功率密度必須不斷提高。目前有多個辦法可以解決這個問題，例如采用更高的開關頻率、更先進的封裝技術以及更精密的生產(chǎn)工藝。作為電源管理芯片生產(chǎn)工藝的領導者，NS擁有先進的技術及豐富的設計經(jīng)驗，因此可以解決客戶的供電系統(tǒng)設計問題。

NS響應電源管理技術的發(fā)展趨勢推出多款新產(chǎn)品，其中包括以下幾種。

LM2267x及LM22680芯片(屬于第5代Simple Switcher的產(chǎn)品)適用于寬輸入電壓范圍(4.5V至42V)，而且可以輸出高達5A的電流?？蛻艨梢岳肳EBENCH設計工具挑選合適的Simple Switcher開關穩(wěn)壓器，然后按照自己的要求設計電源供應系統(tǒng)，整個設計過程只需幾分鐘便能完成。

LM20000系列降壓穩(wěn)壓器是設計高能源效率、高度可靠電源供應系統(tǒng)的理想解決方案。LM20000系列芯片與Simple Switcher開關穩(wěn)壓器大致相同，共有14個不同的型號，各有不同的電壓及電流額定值。這系列芯片的限流值保護點非常準確，偏差不超過±10％，而且一旦過載情況持續(xù)，會利用電壓／頻率折回功能解決問題。

LM34917A是另一款高功率密度的穩(wěn)壓器芯片。這款開關穩(wěn)壓器適用于高輸入電壓，而且方案體積小巧，最適用于汽車攝影機等必須采用高輸入電壓的系統(tǒng)。1.25A的LM34917A開關穩(wěn)壓器可以承受高達33V的輸入電壓，而且采用只有1.97×2.30mm²的μSMD封裝。

電源與電源管理的發(fā)展趨勢是：

安全、可靠的電池充電器設計仍然是便攜式消費類產(chǎn)品關注的問題。Maxim利用專有的半導體工藝，將高壓充電FET集成在PMIC內(nèi)部，無需外部過壓保護電路即可保證充電的安全性。MAX8677A允許Ac適配器輸入和USB輸入，內(nèi)部功率開關和控制電路實現(xiàn)充電／系統(tǒng)供電電源的智能選擇。系統(tǒng)供電管理電路可以在沒有電池連接或電池已經(jīng)深度放電、或者是給設備充電時，繼續(xù)為負載供電。

功能越來越豐富、尺寸越來越小。例如：在手機，特別是智能手機中集成wiFi、GPS、8M像素照相機、QWERTY鍵盤等功能：Maxim創(chuàng)新的模塊化設計可大大降低系統(tǒng)成本和元件數(shù)量，較高的開關頻率允許使用微小的外部元件。從而為便攜產(chǎn)品設計提供強大支持。不同的手機制造商會采用不同的基帶和應用處理器，Maxim PMIC：的模塊化設計能夠針對用戶的特殊需求，提供定制設計。

MAX8660／MAX8661 PMIC專為基于第三代MarvelI Xscale技術的Monahans應用處理器而設計，可以支持Xscale處理器工作于智能手機、PDA、便攜媒體播放器，GPS導航器以及其它需要大量計算和多媒體能力的低功耗設備中。MAX8660在5mm×5mm×0.8mm、40引腳TQFN封裝內(nèi)集成有8路高性能、低工作電流的電源，I²C接口，以及監(jiān)控功能。器件完全兼容于Monahans電源的I²C寄存器設置，滿足所有Monahans處理器的電壓門限、電源排序以及上電斜率要求。該器件的高度兼容性可使軟件開發(fā)和上市時間最小化。

3G是2009年到2010年的目標市場，高效的PA電源管理方案有助于延長電池的使用壽命，Maxim針對高端智能手機推出了可動態(tài)調(diào)節(jié)PA集電極電壓的電源管理IC MAX8805。器件采用2ram×2mm晶圓級封裝(WLP)，用于支持WCDMA／NCDMA功率放大器(PA)供電。內(nèi)部集成了高效降壓轉(zhuǎn)換器，適用于中等功率和小功率無線傳輸應用，同時還具有60mQ的旁路FET，可提供1.5A的峰值電流。

通過分析若干即將在LED驅(qū)動器IC需求量增長過程當中發(fā)揮作用的“催化劑”，我們不難發(fā)現(xiàn)LED將迅速成為一種主流照明光源。其中的4個主要的推動力是汽車照明、LED光輸出、LED成本因素及其有望取代白熾燈泡的潛在用途。

許多中高檔多媒體移動電話、PMP播放器和DSC基本上都采用具1Ah至1.2Ah容量的電池，而迷你型亞筆記本電腦／平板個人電腦則采用1.5Ah-2Ah容量電池。因此，凌力爾特(Linear)采用專利熱調(diào)整電路的線