電源及電源管理領(lǐng)域的幾個(gè)創(chuàng)新

　　提高開(kāi)關(guān)頻率的方法探討

　　在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，是否不再需要采用諧振的電源架構(gòu)?Thomas認(rèn)為，準(zhǔn)諧振要求不能太高，如果是二三百瓦就不推薦了。當(dāng)輸出功率越高，電流就越大，導(dǎo)通損耗則越高。如果沒(méi)有一個(gè)低導(dǎo)通電阻的MOS，導(dǎo)通損耗會(huì)很大。由于CoolMOS的導(dǎo)通電阻較低，可以降低導(dǎo)通損耗。另外，CoolMOS里面的輸出電容很低，該參數(shù)是影響開(kāi)關(guān)損耗最大的因素。如果輸出電容量低，累計(jì)損耗就低。采用諧振的設(shè)計(jì)，也需要通過(guò)對(duì)輸出電容進(jìn)行通電放電，也會(huì)產(chǎn)生一定的損耗。因此，如果是用傳統(tǒng)的MOS進(jìn)行設(shè)計(jì)，損耗會(huì)很高。

　　輸出電容對(duì)電路本身有影響，那么輸出電容降低后是否對(duì)線(xiàn)路性能也有影響?Thomas說(shuō)，將輸出電容降低不會(huì)影響電路的性能。但開(kāi)關(guān)頻率提高，輸出電容會(huì)和PCB(印制電路板)寄生的電感等參數(shù)會(huì)產(chǎn)生諧振，會(huì)產(chǎn)生些尖峰。工程師應(yīng)該關(guān)注這一點(diǎn)，不管提高還是降低，都需要知道寄生參數(shù)的影響。所以，在做PCB布板的時(shí)候，需要了解如何將其優(yōu)化。如果沒(méi)有這些配合，不可能把開(kāi)關(guān)頻率提高。僅僅改變參數(shù)，是不會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生影響的。

　　而且C6的開(kāi)關(guān)頻率由用戶(hù)自行設(shè)定。MOS的開(kāi)關(guān)頻率是從PWM來(lái)確定的，100kHz、150kHz或200kHz都可以。

　　如果頻率到了100kHz以上，那總體損耗是否由開(kāi)關(guān)損耗來(lái)決定?其實(shí)，工程師選多大的開(kāi)關(guān)頻率去做設(shè)計(jì)主要基于以下幾點(diǎn)：成本、效率和大小。只要將開(kāi)關(guān)頻率提高，諸如電容等被動(dòng)器件的體積就可以變小。但導(dǎo)通損耗一定會(huì)存在，永遠(yuǎn)是越低越好。對(duì)于功率半導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，導(dǎo)通電阻和寄生電容是成反比的，一個(gè)高，另一個(gè)勢(shì)必就低，但我們可以將兩者達(dá)到一個(gè)優(yōu)化點(diǎn)。

　　英飛凌的方向是在降低導(dǎo)通損耗的同時(shí)又降低開(kāi)關(guān)損耗。公司提倡的FOM參數(shù)就是體現(xiàn)這個(gè)方向。導(dǎo)通電阻越小的開(kāi)關(guān)管，由越多的MOS胞元并成。寄生出來(lái)的電容也就越多，也就會(huì)增加越多的開(kāi)關(guān)損耗。這就要工程師在開(kāi)關(guān)損耗與導(dǎo)通損耗間找個(gè)平衡點(diǎn)。

　　那么，以開(kāi)關(guān)損耗為主時(shí)，器件的總體損耗會(huì)高出很多嗎?答案是由于寄生參數(shù)變低，就會(huì)降低其開(kāi)關(guān)損耗，每一次充電放電的能量損耗和每一個(gè)開(kāi)關(guān)的損耗都會(huì)降低。但如果將開(kāi)關(guān)頻率繼續(xù)提高，還是要考慮很多方法去控制其損耗。

　　電源管理的發(fā)展趨勢(shì)

　　電子設(shè)備的電源從模擬改成開(kāi)關(guān)已經(jīng)邁出了一大步，今后只能略微提高一點(diǎn)效率[2]。不過(guò)，負(fù)載的用電效率也大有潛力可挖，這些負(fù)載包括各種處理器、存儲(chǔ)器、背光源甚至電動(dòng)馬達(dá)等，電源管理集成電路(PMIC)在此大顯身手。

　　電源管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了將電源電壓和電流轉(zhuǎn)換成所需電壓和電流的功能，同時(shí)管理這些電壓在相關(guān)負(fù)載上的分配。電源管理系統(tǒng)可以由一些次級(jí)模塊，如降壓轉(zhuǎn)換器、升壓轉(zhuǎn)換器和LDO組成，但是電源管理系統(tǒng)的智能化將其與分立化的解決方案區(qū)分開(kāi)來(lái)。

　　在絕大多數(shù)情況下，將由PMIC或電源管理單元(PMU)為一個(gè)復(fù)雜的器件供電，如一個(gè)應(yīng)用處理器，為了滿(mǎn)足這個(gè)處理器的各種需求，PMIC將需要某些形式的智能來(lái)實(shí)現(xiàn)供電，且無(wú)需任何來(lái)自于處理器的“幫助”，所需的基本功能之一是按照一個(gè)特定序列提供各種電壓的能力;PMIC的另外一個(gè)重要功能是能夠使處理器轉(zhuǎn)換到低功耗狀態(tài)的能力，從而節(jié)省電池/電源能量，加以迅速喚醒處理器的能力，確保用戶(hù)體驗(yàn)質(zhì)量。