高效电源管理方案

● 采用带集成栅极驱动器和内置同步及电流均分的控制器。这种方法只允许偶数相数。然而，片上所产生的驱动器热和噪声可能会降低控制器性能。

上面所述三种方法在选择相数中不能提供所需的自由度。理想的方法是一种可伸缩的拓扑，它能容易地增加或去除任意多相单元，必须能够在分布的相单元中相等地均分电流。

● DrMOS。配置小尺寸、可伸缩多相变换器的一种方法是采用DrMOS(Driver-MOSFET)模块(图5)。DrMOS模块包括驱动器和功率MOSFET，设计用于多相变换器。Fairchild公司的FDMF8700是一款支持Intel的DrMOS Vcoredc-dc变换器标准、用于大电流同步降压应用的FET加驱动器的多芯片模块。这是一个完全集成的功率级方案，它替代一个12V驱动器IC和三个N沟MOSFET，与分立元件方案相比节省板空间50%。Fairchild家庭的DrMOS多芯片模块还有FDMF6700、FDMF8704、FDM8705。图6示出由FDMF8704和PWM控制器组成的四相电压稳压器电路。Renesas公司的RZJ20602NP集成一个驱动器IC和高、低端功率MOSFET在56引脚QFN封装中，它工作在高达2MHz开关频率、最大输出电流40A，工作在1MHz、VIN=12V、VOUT=1.3V时最高效率接近87%。

　　负电荷泵架构

效率的提高对蜂窝电话这类应用显得尤为重要，更高的效率相应具有更长的通话时间。

蜂窝电话背光是功耗的主要部分。理想情况下，设计人员希望在不损失任何效率的前提下采用全部电池电压直接驱动(即1倍压模式下没有压降)白光和RGB LED。显然要实现这一目标，采用电池和LED之间的正电荷泵是不可能的。这种配置架构在电源回路中产生一个额外的压降，降低了LED上的驱动电压。当驱动电压不足时，电荷泵打开。因此，正电荷泵开始工作的电压较高，降低了效率。采用1倍压模式将延长电池的使用寿命。但要实现零压降，典型的方案需要去掉正电荷泵，对于这种架构来说这是不可能的。

一般方案并不为各个LED分别供电。电路监控所有LED输出。当任意一个LED电流低于预设值时，正电荷泵打开。当系统LED正向电压存在较大不匹配时，最高的LED VF(正向压降)将触发电荷泵对电池电压进行升压。这样，那些具有较低VF的LED所对应的电流调节器将消耗额外的电压和功率。因此，VF越不匹配以及LED数目越多，功耗就越大。可视电话、智能手机和多媒体播放器采用五路或更多LED，不匹配问题将进一步加剧功耗问题。

Maxim公司的MAX8647负电荷架构消除了电池至LED之间的线路阻抗。因此，当电池放电时，该器件延迟1~1.5倍压模式之间的切换。自适应切换技术分别对各个LED供电、调光和稳流。该新技术将LED效率提高12%(图7)。

　　交错式临界导通PFC

“能源之星”(Energy Star)和“电脑节能拯救气候行动”(Climate Savers Computing Initiative)要求数字电视、台式电脑和入门级服务器、前端电信系统的电源系统具有高效率低功耗。飞兆半导体的交错式临界导通(Interleaved Boundary Conduction Mode)PFC(功率因数校正)控制器FAN9612采用交错方式能为AC-DC电源提供超过96%的效率其额定功率范围100W～1000W。它采用两个并连180°相差的升压功率级。由于FAN9612采用交错方式，并在所有运作条件下都保持两个功率级精确的180°相差，因此能够降低导通损耗;其自动切相功能使轻负载下仅有一个通道运作，将功耗减至最小;其谷底开关(Valley switching)技术将MOSFET开启损耗减至最低。这种交错式临界导通PFC为绿色电源提供高效率AC-DC电源，采用FAN9612的PFC电路示于图8。

　　结语

低能耗高效率是电子产品追求的目标。人们在减少能源消耗的同时，还要努力提高能源使用效率。为此涌现出各种不同的高能效电源解决方案和技术，这包括自适应电压调节技术、数字降频技术、多相变换器、负电荷泵、交错式临界导通模式等。随着消费需求、节能和电子设备必须遵守强制性能效规范，必将会涌现出新的低能耗高效率电源管理方案和技术。

　　参考文献：

[1] http://www.national.com/powerwise

[2] Mao MP,He Y,Jeoh MK,用于准谐振反激式变换器的新型数字系统解决方案[J].精选实用电子设计100例，电子产品世界，2008.12

[3] Man KT,Wong KL.如何设计面向大降压比应用的同步降压转换器[J]. 精选实用电子设计100例，电子产品世界，2008(12)

[4] 鲁冰.先进的便携电源方案[J]，电子产品世界，2008(2)

[5] Davis S.High efficiency challenges power-management design [J],ELECTRONIC DESIGN,08(3)

[6] http://www.fairchildsemi.com/r