电源产品的趋势与创新

电源产品的趋势与创新

　电源及电源管理解决方案是热门，也是这次Aisapress的热门话题之一。

　　首先，Fairchild摆开了电源解决方案龙门阵。

　　外部适配器

　　据Darnell公司的分析，AC-DC外部电源2009年达到22亿件，2013年将达到33亿件，年复合增长率可为11.1%(图1)。

　　从应用角度看(图2)，最大的增长部分是通信，主要由移动手机驱动，预计2013年将达到23亿件，其中小于75W的产品主要由通信市场驱动。

　　Fairchild的创新产品有75W以下PWM控制器。通常，8引脚固定频率绿色PWM控制器的不足之处是能效较低，同时待机能耗又较高，Fairchild的FAN6754在有负载时可达87%的平均能效;无负载时小于100mW，减少EMI达5~10dB。

　手机电源方案

　　目前提高能效的手机电源方案自顶向下有六个层次(图3)：应用软硬件、OS、系统分割(Partitioning)、硬件架构、电路设计和制造工程。后四种是Fairchild的专长。

　　Fairchild的照明MPS(移动功率解决方案)可用于数码相机闪光灯、手机的LED驱动器，例如FAN5902用于手机RF部分，能耗可降低50%。Fairchild还有手机Micro USB的多种方案，集成度高;移动产品的视频方面，专利的mSerDes更小，无需屏蔽壳;Fairchild还推出了业界第一款手机用1080p视频滤波器，尺寸只有1.0mm×1.45mm;视频/相机开关信号质量高，用于业界标准的MIPI和HDMI互联。翻译器(Translator)是输入一种电压、输出多种电压IC，例如带I/O口的微处理器需要1.8V，逻辑层需要3.3V，闪存、平板显示的电压需要更高，FXL3SD206满足宽范围的电压需求;Fairchild还提供手机、MP3耳机用音频系统IP，可用于麦克风ECM或MEMS的数字输出IP。

　低压方案

　　低压传统上指MOSFET工作在200V及以下，通常是多芯片模块(MCM)和负载开关产品，现在业界把“中功率IC产品”也纳入其中。Fairchild创新的MLP(低功耗电源管理)产品有多种小型化封装方案，使传统的SO-8趋向于双3mm×3mm，D-Pak趋向于Power56和Power33，Power56趋向Power33，Power33趋向Power22方案，而能效、功率密度更佳，EMI更小。今后低压MOSFET将在应用方案、Trench(沟槽) MOSFET技术、线性IC设计和封装方面等继续创新。

　　功率研讨会上的新产品和新观念：SuperFET向SupreMOS转化

　　在09年12月初美国的Asiapress功率研讨会上，Fairchild离线(Off-line)电源的全球技术市场推广经理Van Niemela介绍了该公司的几项创新技术：(1)SupreMOS技术，相比SuperFET(图4)，有更低的RDS(ON)、更低的输入电容;(2)临界导通模式交错式PFC控制器可提高能效，具有相位管理、低谷开关技术等，典型产品如FAN9612;(3)ORing FET打破了在5mm×6mm印脚(Footprint)时RDS(ON) 1mW的最低记录，典型产品如FDMS7650。

　　美国EDN杂志执行编辑Ron Wilson在主持会议时说，目前服务器农场(Farmer)和基站是最受关注的耗能大户。另外，家庭待机功耗、照明、便携式产品等也是节能关注的热点。

　　Altera Hardcopy ASIC部门高级总监Dave Greenfield说，为了降低功耗，需要在芯片、软件和系统级方面创新：(1)芯片方面，要平衡制程技术，例如更低的核心电压通常可以降低动态功耗，制程的提高不能对降低静态功耗(漏电流)有帮助，但可以通过其他技术来降低功耗;(2)芯片要采用多种设计技术，需要精确地预估关键的起始点，功率驱动的综合更重要，而过去较关注的却是性能和密度;(3)系统级方面，例如DDR3虽然性能比DDR2性能强大，但是功耗却更低。

　Intersil电源管理产品事业部高级副总裁Peter Oaklander介绍了在数据服务器中实现高效率电源转换的方案，指出新的多相和PoL(负载点)架构增强了服务器DC/DC效率。例如ISL6336EVAL5由于有合理的算法，既可以提高多相架构的使用效率，也可以提高轻负载的效率。谈到数字电源，是否数字电源将来会取代所有模拟电源?回答是否定的。由于价格因素，数字电源较适合高端应用。

　　Cadence副总裁Steve Carlson谈到，在芯片架构创新方面，人们有多种选择：制程节点、设计成本、复用、多核、封装、混合信号、光刻选择、可编程方面等，这既可好也可坏，好办法是尽量在早期准确地对芯片评估，以压缩设计时间。

　　混合动力汽车用电源管理方案和µModule模块

　　Linear Technology的执行董事长Bob Swanson称，该公司值得骄傲的技术有：混合动力汽车的电源管理方案，例如LTC6802是锂聚合物电源管理系统的一部分，已用于三菱iMiEV—日本第一款批量生产的电动轿车。

　　µModule产品的特点是易于使用，该公司2006年第一次推出µModule电压调节器，目前已经超过25个系列，而且增速高于分立调节器。

　　同步降压转换器和步进转换器

　　Linear公司电源产品部产品市场推广总监Tony Armstrong介绍了LTC3633：双通道3A、15V输入的单片同步降压转换器。现在已有样品，预计2010年1月批量上市。采用0.65µm工艺。

　　LT3640是高压、双输出单片步进转换器，带有POR(上电复位)和WDT(看门狗计时器)，非同步高压Buck(降压式变换)时4～35V，同步低压Buck时2.25～5.5V。可应用于汽车、工业电源、分布式DC电源系统等。

　　Linear电源管理方案主要有四类：线性调节器、开关模式控制器调节器、单片开关模式调节器、µModule调节器系统。其中DC/DC µModule调节器的特点是可靠性高。LTM8027是60V输入电压，输出电压2.5～24V可调，可以作为逆变器使用，小、薄并且简单易用。(相关阅读：近访硅谷:Linear 重点产品战略秀