迎合綠色設計大潮 轉(zhuǎn)變電源設計觀念

能源問題，持續(xù)困擾著全世界，綠色電源設計，不僅僅是個應景的噱頭，而是正在逐漸成為提升電子產(chǎn)品競爭力的關鍵單元，這無疑對傳統(tǒng)的電源設計工程師提出了全新的設計要求。為了適應全新的設計要求，電源設計工程師必須了解綠色能源概念下的電源設計的各種新要求，從而轉(zhuǎn)變電源設計觀念，適應新一代產(chǎn)品研發(fā)的要求。第10屆綠色電源與電源管理技術(shù)研討會就為廣大電源技術(shù)工程師提供了這樣一個機會。

綠色能源概念正在改變電源市場

 區(qū)別于傳統(tǒng)的電源設計，綠色能源概念要求電源具有更高的運行效率和更低的待機損耗，這就對電源市場提出以下幾點全新要求：高輕載運行效率和低待機損耗變得越來越重要，決定新的控制和驅(qū)動芯片市場；由于可以提高系統(tǒng)運行效率，數(shù)字電源和電源管理被系統(tǒng)公司廣泛接受；LED 照明和光伏能源市場越來越熱門；系統(tǒng)公司在重新評估他們的供電策略。

按照這個思路設計而成綠色能源產(chǎn)品具有顯著的市場優(yōu)勢，比如系統(tǒng)運行成本低，相同性能條件下系統(tǒng)的整體功耗可以降低20%以上，這可以直接節(jié)省大約15%的電力運營成本。另一個優(yōu)勢是系統(tǒng)集成度高，特別是對一些便攜產(chǎn)品而言，大大提升了對系統(tǒng)性能的保障，一個典型的例子是，綠色能源技術(shù)是目前智能手機和平板電腦在處理能力接近傳統(tǒng)Notebook而工作時間可長達10個小時的幕后功臣。

為了配合綠色能源概念，需要多種電源技術(shù)配合支持，比如低功耗CMOS技術(shù)，高智能電源管理系統(tǒng)，高效功率變換拓撲，提高輕載效率技術(shù)包括門極驅(qū)動電壓優(yōu)化、模擬二極管技術(shù)、相位增減、頻率調(diào)制和驅(qū)動脈沖省略運行等，以及各種降低待機損耗技術(shù)特別是在睡眠模式、打嗝模式、極低靜態(tài)電流等方面的突破。

針對綠色能源科技的響應，Intersil從多個領域調(diào)整產(chǎn)品研發(fā)戰(zhàn)略，比如開發(fā)先進的IC工藝可實現(xiàn)最小能量損耗和靜態(tài)電流，擁有完整的電源管理產(chǎn)品體系，可以為客戶提供最優(yōu)的系統(tǒng)解決方案，利用高輕載效率、低待機損耗技術(shù)的應用可將運行損耗降到最低，特別是其高效功率變換器拓撲瞄準80 Plus 金牌標準。

在功率變換器方面，Intersil的優(yōu)勢可以滿足客戶多方面的需求：完整的解決方案可滿足多樣化工業(yè)通用電源功率變換需求，高集成度和高性能ZVS技術(shù)可滿足高效高功率密度需求，領先的數(shù)字功率變換技術(shù)滿足靈活高效的系統(tǒng)電源管理需求，被電源公司和系統(tǒng)公司高度接受，從芯片級到系統(tǒng)級解決方案提供強有力的工程支持。

提升電源設計者的工作效率

綠色能源的要求不僅僅針對半導體廠商，對電源設計者而言更是一種全新壓力，特別是面臨著產(chǎn)品性能不斷增強與高能效等級的雙重壓力下，出色的電源設計幾乎成為一款成功電子產(chǎn)品必不可少的環(huán)節(jié)，這就對當下的電源設計者提出了不斷苛刻的設計要求。與此同時，電源設計者卻還得面對更多的設計挑戰(zhàn)，比如電路板上為電源系統(tǒng)留下的空間越來越少，待機功耗要求越來越低，設計完成的時間越來越緊迫，熱設計需求變得越來越復雜。

盡可能提升電源設計的工作效率和設計可靠性，對于電源設計工程師而言越來越重要。針對電源設計者的這種需求，許多半導體廠商有針對性的開發(fā)出各種解決方案，藉此來幫助電源設計者提升工作效率，快速設計出更可靠、更高效的電源系統(tǒng)。

電源設計工程師需要在兩個方面進行權(quán)衡：一方面是你想選用最合適的 IC，另一方面你在了解其獨特的電源要求時電源網(wǎng)絡設計的影響后想獲得所需的特點與功能。換句話說，要做工程師們經(jīng)常做的折衷工作（這些工作有時一目了然，但一般都難以定奪）：權(quán)衡優(yōu)缺點，對折衷方案作出評判，努力達到能滿足市場要求的功率、價格和性能最佳點。

這些復雜的問題其實已經(jīng)為廣大半導體廠商所認知，因此眾多電源半導體廠商紛紛基于自己的產(chǎn)品推出多年設計應用驗證之后的解決方案，盡可能簡化電源設計者在選型、配料等方面的工作流程，根據(jù)設計的實際需要可以選擇不同的參考方案，盡量將電源工程師的工作集中在電源差異化設計方面，以提升其設計專注度，提高實際工作效率。

比如，最近飛兆半導體推出了用于前沿小型太陽能與通信電源系統(tǒng)的高能效方案，以高能效功率解決方案提供專為的實現(xiàn)最小尺寸、最高可靠性和最佳散熱性能而設計的先進封裝，提供針對功率和移動應用而優(yōu)化的自有工藝技術(shù)等，幫助客戶解決設計難題。而Exar公司的四通道數(shù)字電源解決方案，針對現(xiàn)代系統(tǒng)需要電源同時具備的三種能力：功率轉(zhuǎn)換滿足系統(tǒng)的最基本需求；    功率管理提升系統(tǒng)的靈活性；電源通訊提升了系統(tǒng)的智能性。同時還盡可能幫助設計者實現(xiàn)簡單易用并且成本優(yōu)勢。

電源測試保駕護航

即使再簡化的電源設計，都離不開測試環(huán)節(jié)的支持，只有充分做好電源測試工作，才能讓電源設計和電源應用安全可靠，實現(xiàn)預訂的目標。

如何充分利用測試儀器進行相關的電源參數(shù)測試，是每個電源工程師都面臨又急需了解的知識，比如在電源測量過程中，許多工程師都會遇到若干關鍵共性問題，這些問題包括：上電時序測量、高壓測不準問題、小電壓電源紋波測量、電源頻譜分析、負載動態(tài)特性測量、懸浮電壓測量、電源開關管損耗測量等。這些問題經(jīng)常會影響電源工程師的工作，選擇適當?shù)膬x器和測試技巧，可以讓測試過程事半功倍，大幅提升測試的效率和測試的準確性，比如，力科公司針對電源測試提供了完整的電源測試系統(tǒng)和簡化電源測試系統(tǒng)等不同方案，針對不同電源測試需要工程師可以選擇不同的方案快速測試上述這些工程。配合有針對性的測試軟件和測試技巧，利用力科示波器，工程師可以快速掌握解決上述這些共性問題的具體方法，力科公司市場經(jīng)理汪進進將會在深圳現(xiàn)場為大家具體介紹面對不同電源測試的問題如何進行有針對性的測試技巧以快速獲取測試結(jié)果，完成電源測試工作。

　電磁干擾（EMI）是電源設計中另一個棘手的難題，特別是便攜產(chǎn)品的電路板越來越小，信號傳輸速度越來越快，在高速PCB及系統(tǒng)設計中，高頻信號線、集成電路的引腳、各類接插件等都可能成為具有天線特性的輻射干擾源，能發(fā)射電磁波并影響其他系統(tǒng)或本系統(tǒng)內(nèi)其他子系統(tǒng)的正常工作。因此，EMI預兼容測試對于保障電子產(chǎn)品設計可靠性方面顯得尤為重要，特別是在一些高性能電源和小尺寸電源系統(tǒng)設計工作過程中，EMI問題顯得尤為突出，如何在保障電源工作正常的前提下，不干擾其他高頻信號線工作并且不受其他高頻信號干擾，就需要在預兼容測試方面進行詳細驗證。在這方面，安捷倫科技提供多種測試儀器和軟件解決方案，幫助工程師可以在設計過程前和設計中進行預兼容測試的仿真與驗證，方便客戶的設計開發(fā)。

LED的熱潮

倡導綠色能源不僅需要高效率的電源，還需要更多節(jié)能科技的應用，比如最近比較熱門的LED技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計，受照明和背光兩大主要LED應用需求的驅(qū)動，全球LED市場規(guī)模將以超過25%的年均增長率在2013年達到350億美元，中國市場增長更為迅速，年均增長保持在35%以上，2013年市場規(guī)模超過400億元。

 LED的普及離不開LED驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展，可以說，促使LED普及的一個重要因素是便宜可靠的驅(qū)動解決方案，此外影響LED芯片的驅(qū)動力中，LED的光輸出以及成本的下降是主導因素。每流明的成本，即用戶為照明所付的費用正在迅速降低。散熱也很重要，因此優(yōu)化PCB(印制電路板)布局非常關鍵。而更重要的則是避免熱耗散，與其在散熱方面做出額外的努力，不如采用更有效的驅(qū)動器架構(gòu)，如LED電源的智能調(diào)節(jié)。研發(fā)動向方面，在非常薄的LED電視和超薄手機中，LED的光輸出越來越多，而封裝則變得越來越纖薄。采用更好的色域使照明變得更加自然也是業(yè)內(nèi)重要的發(fā)展動向。對于奧地利微電子等LED驅(qū)動器制造商來說，需要更緊密地與LED制造商進行合作，從而開發(fā)出切合最新LED技術(shù)發(fā)展趨勢的驅(qū)動器解決方案。

從2007—2012年，商業(yè)、工業(yè)、住宅家用照明成為LED照明增長最為快速的市場，其中到2012年商業(yè)和工業(yè)領域LED照明將增長了58%，住宅領域增長102%，市場前景非常誘人，不過，目前LED照明仍存在光效偏低、光衰大，散熱方案解決不好、產(chǎn)品一致性差等缺陷。為了滿足LED照明企業(yè)的市場需求，安森美半導體特別退出了針對LED照明應用的電源驅(qū)動解決方案，涵蓋了交流-直流(AC-DC) LED方案、直流-直流(DC-DC)及手電筒LED方案、線性恒流調(diào)整器(CCR) LED 方案等，以及詳細介紹了LED照明電源中高壓MOS產(chǎn)品選擇技巧。