电源管理芯片应用推动技术创新提速

凌力尔特公司电源产品部产品市场经理TonyArmstrong

　　集成电源管理功能降低市场风险

　　线性低压差稳压器被认为是形式最简单的稳压器，由于其固有DC电压转换的原因，它只能把输入电压降至一个较低的数值。它最为明显的缺陷在于其热管理性能方面，原因是其转换效率可以被近似为输出电压与输入电压之比。例如：假设一个可从单节锂离子电池的3.6V标称电压来提供1.8V输出电压(在200mA电流条件下)的LDO，用于驱动一个图像处理器，转换效率仅为50%，因而在蜂窝电话的内部产生了热点，并缩短了电池的运行时间。虽然在输入和输出电压相差较大时会出现上述情形，但在该电压差很小的时候，情况就不是这样了。例如：当从1.5V降压至1.2V时，转换效率将为80%。

　　线性稳压器在输入和输出之间的差分电压很高时所存在的所有效率缺陷，开关稳压器都成功地避开了。通过采用低电阻开关和一个磁性存储元件，它实现了高达96%的效率，从而大幅度地降低了转换过程中的功率损耗。通过工作于高开关频率(>2MHz)，可以极大地缩减外部电感器和电容器的外形尺寸。尽管如此，开关稳压器的缺点却较少，而且常常可以利用上佳的设计方法予以克服。

　　线性稳压器和传统型开关稳压器的折中方案是充电泵。当采用充电泵时，外部存储元件是电容器，而不是电感器。由于没有电感器，因此将缓解有可能干扰敏感的RF接收器或蓝牙芯片组的任何潜在电磁干扰问题。不过，潜在的不足之处是有限的输入/输出电压比和有限的输出电流能力。

　　因此，对于设计师而言，是选择线性稳压器还是开关稳压器并不是一件可以简单决定的事情。要做出这个决定，将不得不考虑诸多的因素，例如噪声问题、空间约束条件、转换效率和热考虑。幸运的是，目前市面上已经有了众多不同类型的稳压器，于是，所有设计师必须完成的工作就是根据其独特的系统约束条件进行抉择。这些工作是按照常规程序进行的。

　　许多电源管理芯片厂商所开发的规模庞大且复杂的电源管理IC常常是专为某家单一大客户而定制的，凌力尔特公司认为，这种方法需要在性能上做出某些让步，并会由于开发周期漫长而蒙受巨大的商业风险，这样的策略与我们所服务的瞬息万变的市场是不相适应的。

　　凌力尔特采取了一种不同的方法，并开发出了一个新的IC产品线，该产品系列实现了"有意义的集成"，旨在整合电池供电型便携式设备中所有难以实现的功能。大多数电池供电型手持式产品一般均能够从一个AC适配器、一根通用串行总线(USB)电缆或单节锂离子/锂聚合物电池来供电；然而，对这些电源之间的电源通路控制进行管理却提出了一项重大的技术挑战。直到最近，设计师们一直试图采取"分立"的方式来执行该功能，但其间遇到了有可能引发重大系统问题的热插拔和大浪涌电流等可怕的难题。

　　显然，在大多数电池供电型手持式产品内部存在着共同的特点和功能，可采用实现了"有意义集成"的PMIC，而不会出现因为采用单一晶圆生产工艺来制造IC导致的常见性能折中。凌力尔特公司近期推出了该门类中的下一代产品--- LTC35xx系列，该系列代表了面向这些应用的全新器件性能和功能水平。

　　TDK(中国)投资有限公司营业促进部经理富田裕文

　　力求产品小型化以减少耗电

　　电源电路技术属于模拟电路技术，其方向性与数字技术不同。数字技术的处理电压为低电压，不容易受安全规格等的制约，容易实现集成化；而电源电路的输入电压为交流100V～240V，在安全要求方面，由于受到沿面距离(爬电距离)的规定制约和干扰方面的规定限制，难以实现集成化。

　　另外，电源管理电路成本要求较高，所以多数人并不愿意接受随意实行集成化的要求。但由于机器小型化的需求丝毫不减，目前已经实现了IC(集成电路)和FET(场效应晶体管)的一体化。从装配角度而言，作为SMD(表面贴装)的部件，在铝电路板上需要装配部件，用树脂固型，绕线，电容、半导体、电阻等部件的集成化成了必然的趋势。

　　一般说来，为实现小型化，开关电源电路的高频率化是发展方向，但存在干扰、效率差等难以突破的难题。特别在变压器必须高频率化的前提下，在研讨电源控制芯片的小型化时，必须和变压器厂家协商好。

　　电源电路中使用具有寿命极限的电解电容器。电解电容器容易受热的影响，需要采用不易受热源影响的配置。目前正在采用3DCAD(三维计算机辅助设计)和热模拟器技术，以指导研制出更好的配置，并将其实现产品化。

　　关于变压器，TDK公司正在致力于小型化、薄型化的新产品开发。TDK正着手改良磁芯的材质、研讨薄型产品构造，改善发热现象的负面影响，并对产品进行综合评估，整体推动开发的进程。今后，为了实现开关电源的小型化，越来越需要将热分析、装配配置等作为考虑的因素。

　　TDK拥有铁氧体这种材料，可实现从材料到生产出变压器成品。现在，TDK公司正在开发各种用途的铁氧体材料，针对不同的用途，提供各具特色的产品。特别是在平板电视中使用了谐共振电路，电力浪费较少(低发热)的磁芯材料有望发挥其应有的功能。公司虽然拥有PC47材质，但为了进一步减少电力损失，正在谋求把传统的EER35形状的产品尺寸缩减成EER28L尺寸，以期在小型化方面进一步拉开与其他产品的差距。

　　随着变压器生产发展到自动化绕线阶段，产品的特性差异逐步缩小。通过自动化技术，可实现产品的稳定供给，减少了人为因素对品质和成本方面造成的影响。

　　TDK是针对变压器的特性要求进行产品设计的，所以构筑起一种体制，就是面对所有顾客都一律确保在较短交货期内提供设计上达到最佳性能的变压器产品，并提供设计对应服务和包括电路方面的支援服务体制。

　　TDK运用本公司的技术力量，开发出了3种与电源相关的新型零部件---"线性滤波器"、"PFC扼流圈"、"电源用变压器"(谐振式、回扫式)。传统电源电路板部件装配的高度为 25mm～30mm，而将上述产品运用在平板电视的电源电路部位时，其电路板的装配高度可控制在15mm以下，从而实现了真正意义上的薄型化。