大功率便攜式設(shè)備的電源管理挑戰(zhàn)及其解決方案

功率領(lǐng)域即將發(fā)生巨大的變化。例如，新的PMBus電源管理總線標(biāo)準(zhǔn)將在2006進(jìn)入主流。此外，像直接甲醇燃料電池(DMFC)等電源替代方案正在開發(fā)當(dāng)中，盡管它們離商業(yè)推出尚有很長的一段距離。去年11月，國際民用航空組織決定從2007年開始允許使用微型電池供電的筆記本電腦的航班乘客攜帶兩個(gè)備用甲醇補(bǔ)充盒。

與此同時(shí)，筆記本電腦的電源容量急需提升。便攜式設(shè)備的電源管理即將變得更加復(fù)雜。此外，設(shè)計(jì)人員還必須密切留意似乎無所不在的LCD背光技術(shù)的進(jìn)步，它已應(yīng)用到從個(gè)人媒體播放設(shè)備到大屏幕電視的幾乎所有領(lǐng)域中。

筆記本電腦

事實(shí)上，在整個(gè)主板上，英特爾的下一代筆記本電腦芯片需要的功率最大，大到足以使我們必須以一整套全新的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)交流功率轉(zhuǎn)換器。

工作電壓在1到1.3V之間的芯片組需要30到50A的峰值電流。CPU單獨(dú)需要40到70W的峰值功率。再加上外設(shè)和存儲器，全功能筆記本電腦將需要150W以上的功率。在主板上，CPU電壓調(diào)節(jié)器模塊(VRM)將采用內(nèi)插相位來放大電流。

由于筆記本電腦的交直流轉(zhuǎn)換器的額定功率超過75W，它們必須集成功率因子數(shù)校正(PFC)電路。市場上目前已出現(xiàn)了一些PFC控制器芯片，未來將會越來越多。

這些筆記本電腦交直流轉(zhuǎn)換器還可能從二極管轉(zhuǎn)向同步整流。這似乎意味著如果轉(zhuǎn)換器的輸出電壓相當(dāng)高的話，它將只提供小增益。不過，在減小FET導(dǎo)通電阻和封裝技術(shù)方面取得的進(jìn)步(如IR公司的directFET)使得同步整流技術(shù)更具吸引力。

上面提到的150W是指峰值功率。英特爾的熱設(shè)計(jì)電流(TDC)規(guī)范沒有對這些級別上的平均工作功率提出要求。因此，也許那些芯片對電池工作時(shí)間的影響不大。

不過，對電源設(shè)計(jì)人員而言，它們?nèi)匀淮碇魬?zhàn)。竅門在于設(shè)計(jì)一個(gè)能夠處理峰值功率級熱要求的電源，同時(shí)在中低功率需求期間保持高效率。

此外，筆記本電腦也可以像服務(wù)器和通信背板一樣采用一條中間總線。目前筆記本電腦的墻式適配器的輸出電壓在19V到24V之間，VRM會將它降下來。另一方面，電信設(shè)備和服務(wù)器系統(tǒng)中的前端交直流轉(zhuǎn)換器也可提供48V的輸出電壓。在這些系統(tǒng)中，由于電壓較高，因此中間總線架構(gòu)(IBA)的兩級降壓十分具吸引力。與48V相比，連接到負(fù)載點(diǎn)的12V電壓為降壓調(diào)節(jié)器提供了一個(gè)高效優(yōu)勢，因?yàn)樗鼈冇兄诒３趾艿偷妮斎腚妷?輸出電壓比值。