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电源与电源管理技术发展趋势

2009-07-31

电子产品世界 2009年7期
关键词:稳压器功率密度限流

随着节能、再生能源、“绿色”和电子设备必须遵守强制性能效规范,以及便携装置小型化多功能的发展趋势,要求电源与电源管理必须提高电源效率、降低待机功耗、改善功率因数、高功率密度、高可靠性、高集成度、小尺寸、安全和低成本。

为了向读者介绍最新的电源与电源管理技术,本刊采访了一些著名公司,包括Ns,Maxim,Linear,ON Semiconductor,Microchip,Fairchild,Renesas Technology,Infineon等,他们就电源与电源管理技术的发展趋势、创新技术、新产品及其应用、典型解决方案等发表了独特见解。下面是访谈录。

电源供应及电源管理技术将朝着以下的几个方向发展:

容易使用:

可靠的防护设计:

较高的功率密度。

容易使用

许多客户都并非电源管理技术的专家,他们只想利用高效率的开关稳压器为他们设计的电路提供稳压供电。自1990年以来,美国国家半导体(NS)便一直为客户提供Simple Switcher开关稳压器。目前推出的 Simple Switcher开关稳压器及SimpleSwitcher控制器属于第5代的产品,其特点是适用于宽输入电压范围。而且体积极小,但可以输出极高的电流,只需极少外置元件。美国国家半导体的WEBENCH设计工具一直大受客户欢迎。现在这套工具的功能又有进一步的提升,以便客户设计新产品时可以获得更可靠的技术支持。WEBENCH设计网页是个一站式的设计平台。客户可以通过这个平台挑选电源管理芯片,就电路设计进行模拟测试,以便微调及优化系统设计,而且整个设计过程只需几分钟便可完成。

可靠的防护设计

若要确保产品高度稳定可靠,客户必须采用加设了可靠防护装置的电源管理产品。许多新推出的电源管理产品都有基本的周期限流功能,以免系统出现过载及短路情况。此外,许多新产品还另外提供多一重的防护。例如打嗝或电压/频率折回(foldback)功能。美国国家半导体降压稳压器的限流保护点非常准确。以LMZ0000系列降压稳压器为例,在指定温度范围内的温度操作,这系列产品的限流值都极为准确,偏差不会超过±10%。相较之下,市场上同类产品的偏差率高达±20%至30%。

较高的功率密度

由于供电系统占用越来越少印制电路板的板面空间,因此电源管理解决方案的功率密度必须不断提高。目前有多个办法可以解决这个问题,例如采用更高的开关频率、更先进的封装技术以及更精密的生产工艺。作为电源管理芯片生产工艺的领导者,NS拥有先进的技术及丰富的设计经验,因此可以解决客户的供电系统设计问题。

NS响应电源管理技术的发展趋势推出多款新产品,其中包括以下几种。

LM2267x及LM22680芯片(属于第5代Simple Switcher的产品)适用于宽输入电压范围(4.5V至42V),而且可以输出高达5A的电流。客户可以利用WEBENCH设计工具挑选合适的Simple Switcher开关稳压器,然后按照自己的要求设计电源供应系统,整个设计过程只需几分钟便能完成。

LM20000系列降压稳压器是设计高能源效率、高度可靠电源供应系统的理想解决方案。LM20000系列芯片与Simple Switcher开关稳压器大致相同,共有14个不同的型号,各有不同的电压及电流额定值。这系列芯片的限流值保护点非常准确,偏差不超过±10%,而且一旦过载情况持续,会利用电压/频率折回功能解决问题。

LM34917A是另一款高功率密度的稳压器芯片。这款开关稳压器适用于高输入电压,而且方案体积小巧,最适用于汽车摄影机等必须采用高输入电压的系统。1.25A的LM34917A开关稳压器可以承受高达33V的输入电压,而且采用只有1.97×2.30mm2的μSMD封装。

电源与电源管理的发展趋势是:

安全、可靠的电池充电器设计仍然是便携式消费类产品关注的问题。Maxim利用专有的半导体工艺,将高压充电FET集成在PMIC内部,无需外部过压保护电路即可保证充电的安全性。MAX8677A允许Ac适配器输入和USB输入,内部功率开关和控制电路实现充电/系统供电电源的智能选择。系统供电管理电路可以在没有电池连接或电池已经深度放电、或者是给设备充电时,继续为负载供电。

功能越来越丰富、尺寸越来越小。例如:在手机,特别是智能手机中集成wiFi、GPS、8M像素照相机、QWERTY键盘等功能:Maxim创新的模块化设计可大大降低系统成本和元件数量,较高的开关频率允许使用微小的外部元件。从而为便携产品设计提供强大支持。不同的手机制造商会采用不同的基带和应用处理器,Maxim PMIC:的模块化设计能够针对用户的特殊需求,提供定制设计。

MAX8660/MAX8661 PMIC专为基于第三代MarvelI Xscale技术的Monahans应用处理器而设计,可以支持Xscale处理器工作于智能手机、PDA、便携媒体播放器,GPS导航器以及其它需要大量计算和多媒体能力的低功耗设备中。MAX8660在5mm×5mm×0.8mm、40引脚TQFN封装内集成有8路高性能、低工作电流的电源,I2C接口,以及监控功能。器件完全兼容于Monahans电源的I2C寄存器设置,满足所有Monahans处理器的电压门限、电源排序以及上电斜率要求。该器件的高度兼容性可使软件开发和上市时间最小化。

3G是2009年到2010年的目标市场,高效的PA电源管理方案有助于延长电池的使用寿命,Maxim针对高端智能手机推出了可动态调节PA集电极电压的电源管理IC MAX8805。器件采用2ram×2mm晶圆级封装(WLP),用于支持WCDMA/NCDMA功率放大器(PA)供电。内部集成了高效降压转换器,适用于中等功率和小功率无线传输应用,同时还具有60mQ的旁路FET,可提供1.5A的峰值电流。

通过分析若干即将在LED驱动器IC需求量增长过程当中发挥作用的“催化剂”,我们不难发现LED将迅速成为一种主流照明光源。其中的4个主要的推动力是汽车照明、LED光输出、LED成本因素及其有望取代白炽灯泡的潜在用途。

许多中高档多媒体移动电话、PMP播放器和DSC基本上都采用具1Ah至1.2Ah容量的电池,而迷你型亚笔记本电脑/平板个人电脑则采用1.5Ah-2Ah容量电池。因此,凌力尔特(Linear)采用专利热调整电路的线

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