NS高電壓方案優(yōu)化電信設(shè)備電源管理設(shè)計

　　與世界通信市場一片低迷不同，中國通信市場從放緩的趨勢中復(fù)蘇過來，諸如PHS、ADSL、CDMA、CO-equipment等新業(yè)務(wù)的廣泛開展使通信設(shè)備供應(yīng)商獲得了可觀的收益，并找到了新的利潤增長點，這也將刺激通信市場繼續(xù)保持良好的增長勢頭。

美國國家半導(dǎo)體電源管理產(chǎn)品部策略市場經(jīng)理 Donald Ashley

　　在這個發(fā)展?jié)摿薮蟮碾娦攀袌鲋校?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/電源">電源模塊扮演了一個重要的角色。根據(jù)專門研究電源管理產(chǎn)品市場的著名市場調(diào)查公司 Darnell Group 估計，通信設(shè)備電源管理產(chǎn)品的全球銷售額將由 2003 年的 44 億美元上升至 2008 年的 58 億美元，復(fù)式年增長率高達(dá) 5.5%。以單位銷量計，估計同期內(nèi)的復(fù)式增長可達(dá) 11.2% 。而中國，電源模塊的業(yè)務(wù)平均每年也有10-15億人民幣，年增長率達(dá)20-30%，主要應(yīng)用于電信交換機產(chǎn)品、鐵路、GSM/CDMA基站及數(shù)字用戶線接入復(fù)用器（DSLAM）等等。加之中國政府銳意改善中國電信基礎(chǔ)設(shè)施及推動3G與光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，電信電源的需求絕不可低估。

　　在技術(shù)上，通信市場的強勁增長也迫使通信設(shè)備供應(yīng)商進行更多的技術(shù)創(chuàng)新，這自然也對通信電源管理系統(tǒng)提出了新的要求。最明顯的例子就是電信 OEM 正在它們的卡上集成更多的端口，以前那些 10 兆位或 100 兆位的卡已不能滿足客戶的需求，目前的需求已經(jīng)高達(dá)千兆位，并正在向 10 千兆位發(fā)展。帶寬的增加和芯片密度的提高將導(dǎo)致整體設(shè)備的最大電流 (current draw) 升高，同時卡上每個芯片可能會由于線路幾何尺寸的縮小而使用更低的電壓。最終會出現(xiàn)在一個箱體中有多達(dá)五種不同的電壓。

　　在迎接這種挑戰(zhàn)的過程中，美國國家半導(dǎo)體積極回應(yīng)市場需要，推出了 LM5000 系列的電源管理解決方案。這系列最適用于通信設(shè)備、工業(yè)器材及汽車電子系統(tǒng)的高壓電源供應(yīng)器。

　　美國國家半導(dǎo)體電源管理產(chǎn)品業(yè)務(wù)部策略市場營銷經(jīng)理 Donald Ashley表示：“由于新一代的產(chǎn)品不斷推陳出新，對功率轉(zhuǎn)換的要求也越來越嚴(yán)格，美國國家半導(dǎo)體于是推出這系列全新的高壓電源管理產(chǎn)品，以滿足各大廠商客戶這方面的要求。LM5000 系列芯片是一個功能齊備的電源管理系統(tǒng)解決方案，不但穩(wěn)定可靠、性能卓越，而且極具成本效益，最適合系統(tǒng)設(shè)計工程師用來開發(fā)新一代的系統(tǒng)。由于 LM5000 系列芯片獲得客戶的高度評價，因此我們有信心這系列產(chǎn)品也將成為中國通信市場高壓系統(tǒng)的首選電源管理解決方案。”

　　美國國家半導(dǎo)體的 LM5000 系列芯片采用最新的 100 伏高壓模擬雙極(Bipolar)/CMOS/DMOS 工藝技術(shù) (ABCD150-HV) 制造，因此所有必要的邏輯電路、穩(wěn)壓功能、高精度模擬電路、驅(qū)動器以及電源開關(guān)都可集成在一顆管芯之內(nèi)。這系列芯片也充分利用美國國家半導(dǎo)體的先進封裝技術(shù)，因此可以采用散熱能力較高的表面貼裝 LLP 封裝，成為全球最小的 100 伏功率轉(zhuǎn)換芯片。

　　廣受贊喻的電源控制LM5000系列，包括完全集成式穩(wěn)壓器、PWM控制器（隔離交換器）、高性能推動器及高壓熱交換控制器。

　　在完全集成式穩(wěn)壓器中有LM5000、LM5007及LM5008。LM5000 芯片是一款全面集成的電流模式、脈沖寬度調(diào)制 (PWM) 直流/直流穩(wěn)壓器，可在 3.1 伏至 40 伏之間的寬闊輸入電壓范圍內(nèi)操作。這款芯片內(nèi)置80 伏供電電壓的 DMOS 晶體管，其額定峰值高達(dá)2A，而通道電阻則只有200mΩ；且備有不同的操作頻率供選擇，由300 kHz、600 kHz、700 kHz 至高達(dá) 1.25 MHz。預(yù)計越來越多通信、汽車、網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)及采用電池供電的應(yīng)用方案將會采用 LM5000 這類高密度、高效率的功率轉(zhuǎn)換解決方案。

　　另一款完全集成式穩(wěn)壓器LM5007芯片，是業(yè)內(nèi)最小型的高壓降壓偏壓開并穩(wěn)壓器芯片。它可降低主電源供應(yīng)器高達(dá) 75 伏的高壓，然后為次級控制電源供應(yīng)器提供低至 10 伏的偏壓供電 (典型值)。這款穩(wěn)壓器芯片具備高壓電源供應(yīng)器所需的一切功能，內(nèi)含額定峰值電流為  0.7 A 的 80 伏 N 通道功率金屬氧化半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管 (power MOSFET)，可在高達(dá) 500 kHz 的高頻下進行開關(guān)操作，使偏壓電源供應(yīng)器可以采用較小型的輸出濾波器，確保可連續(xù)輸出高達(dá) 0.5 A 的負(fù)載電流，這樣不但可以將占用的印刷電路板板面空間減至最小，而且也可提高系統(tǒng)的效率及成本效益。因此適用于通信系統(tǒng)、汽車電子系統(tǒng)及工業(yè)用電源供應(yīng)器等理想的應(yīng)用解決方案。

　　LM5008 芯片采用美國國家半導(dǎo)體最先進的 100伏模擬 BiCMOS-DMOS 集成電路 (ABCDXV-2) 工藝技術(shù)制造，是LM5007 80 V 降壓偏壓穩(wěn)壓器的升級版產(chǎn)品，其電壓范圍比LM5007有進一步的擴大。這款芯片最適用于 48伏的功率轉(zhuǎn)換器、電信設(shè)備、汽車電子系統(tǒng)、以及采用電池供電的電子產(chǎn)品。

　　而PWM控制器方面，有LM5020、LM5030、LM5033及LM5041。LM5030 芯片是全球首款 100 伏高頻電流模式的直流/直流控制器。這款脈沖寬度調(diào)制控制器具備獨特的功能，可支持先進推拉及橋接電路布局。LM5030芯片設(shè)有100伏的內(nèi)部啟動穩(wěn)壓器，并采用散熱能力更高的CSP封裝。最適用于中央交換器、數(shù)字用戶線路 (DSL) 存取多路轉(zhuǎn)換器、高用量系統(tǒng)以及 48 伏配電系統(tǒng)等通信設(shè)備。而LM5033的特點是具有高度的靈活性，不但可以單獨用于推拉式總線轉(zhuǎn)換器，也可與一或兩顆美國國家半導(dǎo)體的 LM5100 驅(qū)動器搭配一起，以便用于半橋接或全面橋接的轉(zhuǎn)換器之中。LM5041芯片則是具有可定時編程功能的 100 伏級聯(lián)控制器/驅(qū)動器芯片組。

　　在高性能驅(qū)動器方面，美國國家半導(dǎo)體的LM5112 芯片能以極高的速度操作，延遲時間也極短，而且可以輸出極高的峰值電流。這款芯片采用美國國家半導(dǎo)體的高壓模擬雙極 CMOS-DMOS (ABCD) 技術(shù)制造，其復(fù)合式輸出驅(qū)動級內(nèi)含金屬氧化半導(dǎo)體 (MOS) 及雙極晶體管，而且兩者可以并行操作。由于 LM5112 芯片采用這樣獨特的組合，因此可以從電容負(fù)載方面匯集超過 7A 的峰值電流，并且以高達(dá) 1MHz 的頻率驅(qū)動較大的功率 MOSFET。如此獨特的復(fù)合式驅(qū)動級有一個很重要的優(yōu)點，那就是操作時性能更為可靠，因為即使供電電壓及溫度出現(xiàn)波動，復(fù)合式驅(qū)動級可以減低這些波動所產(chǎn)生的影響，有助保持驅(qū)動電流的穩(wěn)定性。LM5112 芯片可與美國國家半導(dǎo)體的 LM5000 系列脈沖寬度調(diào)制控制器及 LM510x 系列半橋式驅(qū)動器集成一起，成為設(shè)計高性能直流/直流轉(zhuǎn)換器的理想芯片組。

　　另一款LM5111 芯片設(shè)有兩個可輸出足 5A 峰值電流的驅(qū)動器，而且由于采用 SOIC-8 封裝，因此可以直接取替許多舊式的 CMOS 門極驅(qū)動解決方案。LM5111 芯片的峰值輸出電流高達(dá) 5A，比舊式技術(shù)只能輸出 2A 峰值電流優(yōu)勝，而且效率也比舊式技術(shù)高。雖然 LM5111 是雙通道的芯片而 LM5112 則是單通道的芯片，但兩者都采用同一的先進復(fù)合式驅(qū)動技術(shù)及負(fù)極輸出門極驅(qū)動技術(shù)。在正常操作情況下，LM5111 的兩條 5A 峰值電流驅(qū)動通道均各自獨立，但若有需要，這兩條通道可與輸入及輸出端并行連接，將峰值輸出驅(qū)動電流提高一倍至 10A，以便能夠以極高的效率及高達(dá) 1MHz 的速度驅(qū)動極大的功率 MOSFET。LM5111 芯片分別有三種不同的型號可供選擇，這三個型號都可各自接收三種不同的輸入信號。換言之，廠商客戶可以選擇非反相信號通道、反相信號通道或兩種信號都可同樣接收的通道。

　　美國國家半導(dǎo)體的亞太區(qū)電源管理產(chǎn)品市場經(jīng)理劉振成總結(jié)指出：“美國國家半導(dǎo)體面對中國這個龐大的電信電源市場，所提供的并非只是某一電源器件，而是一站式的電源解決方案，加之我們具有各種知識產(chǎn)權(quán)、工藝技術(shù)及豐富的模擬技術(shù)經(jīng)驗，必然能幫助國內(nèi)的電信設(shè)備供應(yīng)商滿足市場需求?！?BR>