綠色電源設(shè)計(jì)趨勢：“開源”與“節(jié)流”并舉

提升轉(zhuǎn)換效率是優(yōu)化電源系統(tǒng)性能，實(shí)現(xiàn)“節(jié)流”的重要一環(huán)，究其原因是各項(xiàng)節(jié)能環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范對現(xiàn)有電源系統(tǒng)提出了種種要求。例如，國際能源署(IEA)倡導(dǎo)的“1瓦計(jì)劃”提出在2010前，要將所有電器的待機(jī)能耗降至1瓦以下；80PLUS標(biāo)準(zhǔn)要求臺式PC機(jī)的效率在不同負(fù)載條件下都要高于80%；歐洲IEC555管理?xiàng)l例規(guī)定，功率超過75W的產(chǎn)品就需要增加PFC；美國加州能源委員會(CEC)則出臺了針對外部電源的強(qiáng)制性能效標(biāo)準(zhǔn)。必須采取措施來滿足這些電源標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。AC/DC轉(zhuǎn)換的效率既與原材料本身相關(guān)，也涉及設(shè)計(jì)復(fù)雜程度和設(shè)計(jì)技巧的問題。針對具體功率應(yīng)用需求選擇合適的工作模式，優(yōu)化材料的選用并采用合適的設(shè)計(jì)技巧，能夠有效地提升轉(zhuǎn)換效率。除了采用損耗較低的器件，改善AC/DC電源性能主要可利用諧振轉(zhuǎn)換、同步整流等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。也可以通過新型的PFC結(jié)構(gòu)提高效率，如無橋PFC和交錯式PFC等。交錯式PFC控制器可幫助設(shè)計(jì)人員簡化電源設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)可靠性，實(shí)現(xiàn)更高的功率因數(shù)與額定效率。

　　對于DC/DC轉(zhuǎn)換器而言，開關(guān)損耗是決定其能效的關(guān)鍵因素之一。軟開關(guān)技術(shù)或者低柵電荷FET開關(guān)等都是降低開關(guān)
損耗的有效手段。此外，當(dāng)負(fù)載很小或處于空載待機(jī)狀態(tài)時，可利用新型的工藝和控制方法(如SMARTMOS硅片工藝、脈沖跳頻技術(shù)、突發(fā)模式等)實(shí)現(xiàn)待機(jī)電流的最小化，從而使DC/DC轉(zhuǎn)換器在整個負(fù)載范圍內(nèi)保持高效率。

　　從電源架構(gòu)入手是改善能效的另一種途徑。電源架構(gòu)的功效取決于系統(tǒng)級需求、采用的元件和設(shè)計(jì)拓?fù)?。目前分布式架?gòu)應(yīng)用得十分廣泛，這種架構(gòu)具有最優(yōu)的調(diào)整精度和瞬態(tài)響應(yīng)，可以向負(fù)載提供更好的加載和線性調(diào)整率以及良好的EMI性能。另一方面，根據(jù)系統(tǒng)的大小，規(guī)劃混合型的總線結(jié)構(gòu)也能降低系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)和成本。

　　創(chuàng)新綠色能源的出現(xiàn)則為“開源”提供了保障，因此，在盡可能深掘現(xiàn)有電源系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率的同時，半導(dǎo)體供應(yīng)商也開始將目光投向這些替代能源，如燃料電池、風(fēng)能、太陽能、水力、地?zé)?、潮汐等等，其中太陽能、風(fēng)能和燃料電池是當(dāng)前最受青睞的三種綠色能源。例如，太陽能已在衛(wèi)星和家用熱水器上得到了廣泛的應(yīng)用，太陽能驅(qū)動概念車已經(jīng)出現(xiàn)；中國已在甘肅建成風(fēng)能發(fā)電中心；利用甲醇的燃料電池也已接近商用化，三星現(xiàn)已開發(fā)出基于燃料電池的數(shù)碼相機(jī)和手機(jī)原型。

　　當(dāng)然，太陽能、風(fēng)能以及燃料電池的利用仍存在著功率轉(zhuǎn)換效率低以及成本較高的問題。不過，世界總是在矛和盾的交錯中前進(jìn)的，當(dāng)前正在興起的有機(jī)薄膜太陽能電池技術(shù)就有望可大幅提高功率轉(zhuǎn)換效率。同時，半導(dǎo)體廠商也正在積極開發(fā)能夠最大限度獲取新型能源并將其轉(zhuǎn)換成電能的直流轉(zhuǎn)換技術(shù)，德州儀器的DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器TPS61200支持太陽能電池與微型燃料電池等新型電源在便攜式設(shè)備中的應(yīng)用，可在不足0.3V的輸入電壓下高效工作。