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TI:電源創(chuàng)新中的熱門趨勢

作者: 時(shí)間:2015-04-14 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

  行業(yè)的發(fā)展趨勢往往由無法完全滿足的需求所驅(qū)動(dòng)。無論是時(shí)尚業(yè)、娛樂業(yè)、政治界亦或是管理領(lǐng)域,都存在這樣的現(xiàn)象。一旦某個(gè)發(fā)展趨勢受到公眾的認(rèn)可,創(chuàng)新的機(jī)會(huì)也就應(yīng)運(yùn)而生了。雖然有些趨勢就像是曇花一現(xiàn),然而也有一些趨勢卻經(jīng)久不衰。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/272526.htm

  也許是因?yàn)樽钚?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/電源">電源管理技術(shù)的相關(guān)難題,或者是管理行業(yè)保守的本質(zhì),電源領(lǐng)域的發(fā)展趨勢往往具有很長的生命周期。但是我們不能僅僅因?yàn)樾袠I(yè)中存在一個(gè)固有的趨勢就止步不前。當(dāng)不再有創(chuàng)新的機(jī)會(huì)時(shí),所謂趨勢也就失去了本質(zhì)意義;然而,當(dāng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)新的創(chuàng)新時(shí),一些潛在的趨勢也會(huì)被喚醒。趨勢與引導(dǎo)趨勢的技術(shù)之間存在著一些差異。

  

 

  電源管理領(lǐng)域不斷發(fā)展的趨勢包括:

  功率效率。

  功率密度。

  能量采集。

  數(shù)控電源。

  實(shí)現(xiàn)快速設(shè)計(jì)的電源管理工具。

  寬VIN電源。

  高集成度。

  智能電源。

  您一定能在北卡羅來納州夏洛特市舉辦的2015應(yīng)用電力電子展會(huì) (APEC) 上發(fā)現(xiàn)這些趨勢下的創(chuàng)新實(shí)例。

  讓我們將注意力集中在認(rèn)為是最重要的3個(gè)趨勢上,我們將見證增長最快速的創(chuàng)新領(lǐng)域:

  更高的功率密度。

  智能電源。

  能量采集。

  功率密度

  功率密度領(lǐng)域的競爭就像是20世紀(jì)80年代的“軍備競賽”,在那時(shí),很多公司花費(fèi)大量的研發(fā)經(jīng)費(fèi)來使自己保持領(lǐng)先地位。這些公司竭盡所能地以最小體積的器件來處理最大的功率。然而這一趨勢也帶來了諸多挑戰(zhàn),如全新的拓?fù)?無橋功率因數(shù)糾正)、更高的開關(guān)頻率,當(dāng)然也包括功效的提高。在輔助器件方面,我們也擁有了全新的技術(shù):諸如氮化鎵(GaN)和碳化硅(SiC)開關(guān)器件等寬帶隙(WBG)器件。我們還需要支持面向這一趨勢的生態(tài)系統(tǒng),其中包括更快速的驅(qū)動(dòng)器和那些能夠管理這些驅(qū)動(dòng)器和開關(guān)器件功能的控制器。具有10ns以下最低脈沖寬度以及更短傳播延遲的器件在實(shí)現(xiàn)那些能夠支持更高功率密度發(fā)展趨勢的拓?fù)浞矫姘l(fā)揮了關(guān)鍵作用。很多高功率密度演示使用了高性能數(shù)字電源控制器,這些控制器本身不會(huì)消耗很多電能,但需要有非常好的邊緣控制以及極快的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)回路控制。此外,它們還需要能夠迅速計(jì)算針對下一開關(guān)周期響應(yīng)時(shí)間的電路。所以,不難看出,功率密度的重大改進(jìn)為創(chuàng)新提供了肥沃的土壤。

  智能電源

  智能電源是一個(gè)主要?jiǎng)?chuàng)新趨勢,通過讓系統(tǒng)管理電源子系統(tǒng)來滿足系統(tǒng)效率要求。在過去,電源子系統(tǒng)基本上是自我管理的。根據(jù)系統(tǒng)需求,電源設(shè)計(jì)人員可以在排序、軟啟動(dòng)和停止以及故障檢測響應(yīng)等方面配置電源,但是這些基本都屬于基本配置。目前的系統(tǒng)要求電源子系統(tǒng)和主系統(tǒng)之間更加實(shí)時(shí)的合作與配合。諸如電源管理總線(PMBus)的工業(yè)接口有助于接口和數(shù)據(jù)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化,但是在系統(tǒng)與電源配合工作時(shí)它才會(huì)發(fā)揮真正的優(yōu)勢。在大多數(shù)情況下,系統(tǒng)往往會(huì)提前知道何時(shí)改變工作模式,而這將要求電源系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式作出相應(yīng)的改變。與電源系統(tǒng)分享這些信息使得電源能夠做適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)。

  當(dāng)系統(tǒng)與電源子系統(tǒng)能夠以較高的電平進(jìn)行通信時(shí),我們將迎來巨大的創(chuàng)新機(jī)會(huì)。目前的系統(tǒng)使用動(dòng)態(tài)電壓縮放(DVS),系統(tǒng)告訴電源子系統(tǒng)改變輸出電壓。雖然這個(gè)方法有效,但是能做到的并不僅僅是這些。以更高的電平傳遞更多的信息可以將更豐富的信息提供給多維電源,而這更好地滿足了對響應(yīng)的需求?;旌闲盘?hào)處理技術(shù)使設(shè)計(jì)人員能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)分區(qū)。電源集成電路(IC)設(shè)計(jì)人員能夠?qū)?shù)字智能器件與最佳模擬電路緊密結(jié)合在一起。這使得集成電源轉(zhuǎn)換器能夠滿足對更加智能電源子系統(tǒng)的需要,以使其可以更加輕松地與主系統(tǒng)配合工作。未來的器件將加快解決總體系統(tǒng)效率的發(fā)展趨勢。

  能量采集

  能量采集發(fā)展趨勢是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的主要推動(dòng)者。很多IoT器件依賴于無線連接方面的創(chuàng)新,但是要想實(shí)現(xiàn)真正地高效運(yùn)轉(zhuǎn),這些IoT器件需要采用無線供電方式。電池當(dāng)然可以為IoT供電,但是在后續(xù)使用中的電池替換會(huì)是一個(gè)問題。只要能夠提供所需的全部電能,那么從環(huán)境中采集能量將是明智選擇。采集環(huán)境能量為創(chuàng)新提供了很多機(jī)會(huì)。改進(jìn)能量采集器的效率是主要的研究領(lǐng)域,但是如何管理這些采集到的能量也同樣重要。環(huán)境中的能量并不一直那么穩(wěn)定,所以必須在能量充足時(shí)將能量儲(chǔ)存起來,以備不時(shí)之需。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的,能量采集管理單元應(yīng)該消耗盡可能少的能量。

  IoT的另一個(gè)問題是,為了最大限度地減少所需總能量,峰值平均功率比往往比較極端,經(jīng)常超過1000比1。能量管理單元需要在保持極低功耗的同時(shí),以極短的延遲時(shí)間處理這些請求。

  也許大家都沒有意識(shí)到,數(shù)字電源控制成為流行的電源管理趨勢并在APEC引起熱議已經(jīng)是十年前的事了。這表明數(shù)字電源控制并非全新的趨勢,而是因工藝技術(shù)創(chuàng)新而重新煥發(fā)活力。在這場工藝技術(shù)創(chuàng)新中,高性能數(shù)字電路可以與高性能模擬電路集成在同一芯片上。我們可以在某些領(lǐng)域應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)相同的情況。例如在IC封裝中以低成本的方式集成高性能無源元件。

  我們很難區(qū)分原因與結(jié)果,就像是先有雞還是先有蛋這個(gè)問題一樣,很難給出答案。是技術(shù)拉開了某個(gè)發(fā)展趨勢的序幕,還是一個(gè)發(fā)展趨勢催生了一項(xiàng)技術(shù)?但有一點(diǎn)是很明顯的,我們不能再坐等創(chuàng)新趨勢了。就像谷歌舉辦的“小盒子挑戰(zhàn)賽”(Little Box Challenge)所告訴我們的那樣,如果我們不推動(dòng)行業(yè)創(chuàng)新,那么其他人就會(huì)這么做。

  APEC上的

  在2015年的APEC上,計(jì)劃重點(diǎn)介紹幾項(xiàng)數(shù)字電源和GaN技術(shù)方面的進(jìn)展,并且首次推出有助于加快工業(yè)、智能電網(wǎng)和汽車應(yīng)用等領(lǐng)域電源設(shè)計(jì)的全新尖端工具。以下是將在TI展位(第1001號(hào))上展出的演示內(nèi)容:

  數(shù)字電源:面向數(shù)字電源配置和建模的動(dòng)態(tài)同步整流控制、端到端PMBus負(fù)載點(diǎn)DC/DC解決方案、硬件和圖形軟件工具,以及用于將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的工具。

  DC/DC:利用SIMPLE SWITCHER納米模塊、同步穩(wěn)壓器以及汽車啟停電源輕松實(shí)現(xiàn)的寬VIN多軌電源。

  LED照明:一款支持火警選通和同步功能的高效、降壓、高功率LED驅(qū)動(dòng)器。

  WEBENCH電源設(shè)計(jì)工具和TI Designs參考設(shè)計(jì)庫。TI將贈(zèng)送與會(huì)者一個(gè)裝有大量演示參考設(shè)計(jì)的U盤。

  TI的一些電源領(lǐng)域?qū)<乙矊⒊鱿夹g(shù)會(huì)議,其中的兩個(gè)技術(shù)會(huì)議將主要介紹寬帶隙電源器件的影響以及TI如何使GaN技術(shù)更加可靠。

  TI發(fā)言者的名單以及演講時(shí)間:

  

 

  



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