电源与电源管理技术发展趋势

电源与电源管理技术发展趋势 随着节能、“绿色”电源和电子设备必须遵守强制性能效规范，以及便携装置小型化多功能的发展趋势，要求电源与电源管理必须提高电源效率、降低待机功耗、改善功率因数、高功率密度、高可靠性、高集成度、小尺寸、智能化、安全和低成本。 为了向读者介绍最新的电源与电源管理技术，本刊采访了一些著名公司，包括TI，NS，Fairchild，ONSemeconductor，Microchip，Maxim，Linear，Microsemi等公司，他们就电源与电源管理技术的发展趋势、创新技术，新产品及其应用、典型解决方案等发表了独特见解。下面是访谈录。 张洪为 TI中国区高性能模拟产品业务开发经理 更注重安全 今年以来一系列的安全事故发生了，例如Sony电芯在Dell的笔记本上起火案例，知名手机厂商的手机电池相继爆炸等，中国政府发布了手机充电器强制性的法令。在半导体行业TI等相继发布侧重充电安全的保护芯片bq24316等，同时大幅提高了充电管理芯片的耐压，如bq24060，bq24085等内建过压保护，耐压高达26V以上。 更注重环保 中国政府发布的强制手机充电器法令另一个原因就是为了避免手机交流适配器的泛滥。低功耗待机电路的大幅度普及，功率因数校正电路的使用更加普遍。各公司相继开发下一代的功率因数校正电路，代表的就是TI的两相交错型PFC，UCC28060和UCC28070，前者是双相临界模式，后者是双相连续电流模式，还可以扩展到4相或更多相。两相或多相模式交替，不仅降低了纹波，减少单相系统的热应力，大大降低了系统磁性材料的体积，而且降低了成本，提高了可靠性。 更注重和系统的集成 单纯的电压变换不再是电源的市场热点。以最常见的白光LED驱动为例，TI发布了TPS6116x系列，它的单输入调光控制可以自适应接受PWM，单总线指令，模拟电压等，极大的方便了液晶屏厂商的设计通用性。 更注重EMI 无线应用的普及化，EMI的要求不再仅仅是各种法规的要求，已经变成设计工程师的主动要求。以GPS应用为例，代表市场前沿水平的159dB的灵敏度迫使系统设计师挑选最合适的DC-DC变换产品。TI的TPS6505x系列电源产品，把两路DC-DC做成同频反相，纹波在两相之间得到大部分的抵消，再加上可控上升沿技术，系统的整体EMI得到很大的抑制。辅以4个超过90dB电源抑制比(55dB,5MHz)的LDO,特别适合无线应用。 吴志民 美国国家半导体亚太区电源管理产品市场营销经理 电源管理产品市场几个明显的发展趋势是： 处理器的供电电压不断下降，目前一般的降压转换器已无法为新一代的处理器提供高效率的电源供应。同步整流功能的电源供应系统便应运而生，而且开始大受欢迎。 无论是移动电话还是网络通信设备，其中采用的供电系统必须能够提供多个不同的供电电压，以便为不同的电路供电。电源管理单元不但可以解决供电问题，而且还可简化电路设计，缩小电路板体积，以及节省系统成本，因此电源管理技术的应用越趋普及。 由于数字电源管理技术可以延长电池寿命，有助于提高系统的能源效益，因此越来越多便携式电子产品以至耗电量较大的系统如数据中心与无线基站都采用数字电源管理技术。虽然目前这种技术成本较高，但由于环保法例越趋严厉，加上电费不断飙升，因此越来越多厂商考虑引进数字电源管理技术。 美国国家半导体是电源管理集成路市场上的领导者，一直致力为不同的市场板块提供各种高效的电源管理解决方案。 以电池供电的系统 美国国家半导体的能源管理单元(EMU)采用符合PowerWise技术标准的自适应电压调整(AVS)技术，因此可为以电池供电的系统节省高达70%的耗电。此外，像LM3208这类功率放大器开关式电源管理芯片(SuPA)不但可以解决CDMA/WCDMA手机的散热问题，而且耗电量只有标准型号功率放大器的20%。最后值得一提的是美国国家半导体的microSMD封装技术，由于我们拥有这种先进的封装技术，因此可以提供体积小(只有1.5mm1.5mm0.6mm)的双输出电源管理集成电路(LM3687)。 数字子系统的电源供应 美国国家半导体全新推出的LM20000系列PowerWise同步降压稳压器不但功能齐备，而且电源效率极高，可以支持直流/直流电源转换，为负载点提供供电。此系列稳压器有许多不同型号可供选择，而且具备一切必要的功能，让系统设计工程师可以因系统的不同需要挑选适用的型号，以便设计特别的电源管理解决方案。对于需要分别为不同负载点提供供电的系统，我们建议工程师根据不同需要挑选多款适用的芯片，以便设计一个体积小巧、效率极高而且只需极少外置组件的全方位解决方案。采用eTSSOP-16封装的LM201xx系列芯片适用于2.95V至5.5V的输入电压，而且可支持高达5A的负载。采用eTSSOP-20封装的LM20242芯片则适用于4.5V至36V的输入电压，而且可支持高达2A的负载。 LED灯光系统 LED灯的亮度与光暗控制的灵活性可以媲美传统的钨丝灯泡及霓虹光管，效率则有过之而无不及。由于LED灯有这样的优点，加上目前世界各地环保意识高胀，因此效率这样高的LED灯便大受市场欢迎。LM3407芯片是一款电流恒定但输出浮动的降压开关转换器，可为高功率的LED提供恒定电流，最适用于汽车灯、个别行业专用的照明灯及一般照明系统。此外，这款芯片还内置功率N-MOSFET晶体管，有助于缩小方案体积，而且设计简单，可以轻易融入系统设计。这款转换器的开关频率可以调整，调整范围介于300kHz与1MHz之间。这款LM3407转换器还设有调光控制输入端，因此可以利用PWM控制模式控制LED的亮度。此外，这款芯片也有允许引脚，可以利用停机模式降低功耗。 在各机构和政府制定的规范推动之下，电源制造商，当然还有半导体制造商均积极开发能够提高效率的新解决方案。具体要求包括降低待机功耗、提高工作效率以及功率因数，这些要求在针对外部电源的美国能源之星(ENERGYSTAR)标准和80PLUS规范等计划中均有描述，而待机功耗和工作效率标准也要求PFC和PWM控制器采用新的创新性控制技术。另一方面，对AC-DC电源(比如PC电源)来说，尺寸一直不是什么问题。但随着某些AC-DC电源的功率密度不断提高，在功率密度到一定水平时，解决方案的尺寸将不得不趋小。电源必需尽可能地降低待机功耗，为此目前采用数种技术，如轻载下的脉冲跳频模式(pulse-skipping)。然而，要达到100mW及以下这一更低的功耗目标，需要元件数量更少的新IC解决方案。此外，电源产业已开始考虑采用新的拓扑来提高满载和50%及20%负载下的工作效率(如80PLUS规范)，这意味着对这些新拓扑而言，需要定义和开发能够满足现有成本解决方案的新型控制器。 Claudia Innes 飞兆半导体公司市场拓展总监 功率管理的发展重心将逐渐集中在能效方面。飞兆半导体的高能效解决方案在应对当前功率管理挑战方面扮演着关键的角色。飞兆半导体充分利用其工艺和封装技术，不断推出高性能半导体产品，以优化电源、便携式、照明、电机、计算以及消费应用的能效。 飞兆半导体新推的FSF系列是多功能控制器的产品组合，并把高压MOSFET整合在单一封装中。这些器件可以配置在LLC谐振转换器、不对称半桥、不对称反激式转换器或有源钳位反激式转换器中。所有这些拓扑都可以通过零电压转换来获得更高的效率及更低的EMI。FSF系列还具有脉冲跳频模式，可提高轻载效率。飞兆半导体同时针对较为传统的反激式转换器提供绿色GreenFPSTMe-SeriesTM器件，允许转换器工作在准谐振模式下，通过减小开关损耗进一步提高效率。和FSF系列一样，e-series系列器件也采用间歇工作模式技术来实现“绿色的”高效待机模式。 飞兆半导体还提供FPP06R001这款高度集成的Power-SPMTM同步整流器，在小型EPM15封装中整合了2个PowerTrenchMOSFET和1个大电流栅极驱动器。该模块能够提高电源设计的功率效率、增强系统可靠性并节省空间。相比同类分立式元件，FPP06R001可减小10%的导通阻抗和16%的杂散电感，提供更小的热耗和电压应力，这有助于电源设计满足下一代能源之星标准的要求。这些要求规定，电源必须在正常输出负载条件下实现85%或更高的效率。FPP06R001还可取代多达10个分立元件，以及在紧凑的压铸封装中整合了2个PowerTrenchMOSFET和1个大电流栅极驱动器，因而可以简化设计及减小电路板占用空间。 蒋家亮 安森美半导体亚太区电源管理部市场推广经理 对于电源的技术发展趋势而言，很重要的就是需要采取整体途径来提升电源的工作效率(其中轻载状态的工作效率越来越受重视)、降低待机能耗和改善功率因数，从而满足世界各地不断涌现的各种新兴能效规范标准的要求。此外，产品的小型化也很重要，以适应消费者对纤薄产品不断增长的需求。 安森美半导体是唯一一家同时从提升工作效率、降低待机能耗和改善功率因数这三个方面着手的电源和电源管理供应商。我们的高能效解决方案涵盖“从插口到插袋”的完整功率范围，符合并超越各种严苛的能效规范要求。 我们注重提供给客户完整的电源解决方案而不是单一芯片的应用，从系统角度出发研制的电源管理产品从性能到成本都能为终端客户所青睐。具体来说，第一步就是在IC集成方面，第二步是从方案角度，配合元器件，在二极管、开关管等元件上做到低功耗。 鉴于客户对能够帮助缩短产品开发周期、加快上市进程的电源参考设计的需求，安森美半导体近期推出多款GreenPoint公开参考设计，它们具有高能效和低能耗，满足并超越世界各地不断演进的电源能效规范要求。安森美半导体以技术定下了能效新基准指标，并提供这些参考设计的完整文档，包括说明书、电路框图、电路图、物料单、Gerber文件和评估结果，以及相关的行业信息链接等。这些参考设计包括： .用于游戏机的高能效200W电源适配器GreenPoint参考设计：这款参考设计在满载时提供90%的电源工作能效，而待机能耗则低于1W，超越CEC、能源之星和欧洲CodeofConduct的要求。目前游戏机中使用的一般200W适配器，待机能耗高于3W。这个参考设计中的关键器件是NCP1562，为需要高能效和高功率密度电源而设计的有源钳位脉宽调制(PWM)电压模式控制器。拥有极高精度(最多为5%)的占空比限制，NCP1562让设计工程师进行MOSFET的优化选择，结合最佳能效和成本。 .用于恒流恒压手机充电器的5WAC-DC适配器的GreenPoint参考设计：该参考设计解决方案的电源工作效率在120Vac条件下达到70%，在230Vac条件下达65%，超越“能源之星”对这两种输入条件下最低63.5%的能效标准。在待机模式，该解决方案在120Vac和240Vac条件下分别仅消耗75mW和90mW的功率，均超越“能源之星”对这两种输入条件下0.5W(即500mW)功耗的要求。此外，这设计还符合美国联邦通信委员会(FCC)的Part15LevelB电磁干扰(EMI)要求。该参考设计易于修改，也能用作无绳电话充电器的低功率、单输出电压适配器。 .用于xDSL调制解调器的16WAC-DC适配器的GreenPoint参考设计：该设计具有高电源工作效率和低待机能耗，超越美国“能源之星”(ENERGYSTAR)针对单电压AC-DC和AC-AC外置电源1.1版本的要求。该参考设计还易于修改，用作打印机、路由器和集线器(hub)的10至20W单输出电压适配器。 .用于机顶盒的50WAC-DC内置电源GreenPoint参考设计：该参考设计使用同步整流和软开关准谐振技术，克服了在四路输出电压提供高能效的挑战，实现了81%的工作效率。 .用于数模适配器转换盒的8W交流-直流电源GreenPoint参考设计：这是一款数字至模拟适配器(DTA)用8WAC-DC电源GreenPoint公开参考设计。这参考设计具有高电源工作效率和低休眠模式能耗，超越美国“能源之星”(ENERGYSTAR)针对DTA的1.1版本要求和美国国家电信和信息管理局(NTIA)的技术要求。 .用于台式电脑的300WGreenPointATX电源参考设计：该参考设计超越“能源之星”的电源能效要求，在高电压输入时可以达到86.5%的满载高能效，在20%负载和低电压输入时则达82.5%能效，和目前市场上常见平均70%能效的电源比较，该设计可以降低电源损耗达50%。此外，安森美半导体的ATX参考设计还符合IEC61000-3-2功率因数要求。该参考设计可以满足300WATX电源所有功能区块需求，包括功率因数校正(PFC)、开关式电源控制和稳压、后稳压与待机电源等。该设计采用了数款安森美半导体最新的电源管理器件，并充分发挥其领先业内的分立元件系列，来达到卓越的能效表现。 .用于液晶电视的220WGreenPoint液晶电视电源参考设计：该参考设计中的主要元件包括高性能谐振模式控制器NCP1395、高压功率MOSFET驱动器NCP5181、小巧的CCMPFC控制器NCP1653和高集成的开关电源开关稳压器NCP1027等，提供低于1W的待机能耗，解决了电源的所有功能模块，并且符合低待机能耗的国际标准。 Microchip数字信号控制器部产品市场经理 数字电源因其成本低、结构简单，而在电源转换产品中得到越来越广泛的应用。数字电源控制器芯片的出现正进一步推动着这一发展趋势，如Microchip针对数字电源转换的dsPIC数字信号控制器(DSC)就是这样的芯片。数字电源解决方案与具有相同功能的全模拟电源解决方案相比，性能更佳、成本更低，因此电源转换OEM正在越来越多地采用数字电源。 采用数字电源实现电源转换产品，开发商在设计和商业运作中受益良多。这是因为数字电源通过可再编程软件实现电源转换控制，而且Microchip的数字控制器解决方案具有以下性能和特点： .增加了功率密度 -通过减少元件数量和减小尺寸，缩小了系统尺寸； -效率的提升使散热片更小； -先进的开关技术使磁性元件更小。 .成本更低，产品上市更快，生产更容易 -使用更少的元件实现功能丰富的设计； -由DSC软件执行功率因数校正； -降低因元件容差/漂移而引起的设计复杂性； -利用软件以更少的硬件平台支持各种各样的终端产品； -消除了生产线调整，因元件容差问题减少； -允许下生产线后进行配置(负载限制和通信协议等)； -提高了自测功能，简化/加速了产品测试。 .新的高性价比特性 -适应变化的负载(容性、感性、阻性和电流要求)； -更好的瞬态响应性能指标(不局限于线性技术)； -控制电压的变化，避免元件参数超出性能指标； .增加了可靠性 -限定电源的工作参数不超出性能指标外； -元件数量的减少有助于提高可靠性； -成本较低的冗余选择。 .保护知识产权 -由存储在受保护闪存中的软件实现关键的创新IP。 一些相对的问题包括： .数字控制器成本； .设计团队对数字控制和技术的熟悉程度和经验深浅。 在OEM或设计团队权衡数字与模拟解决方案的优劣和成本时，答案并非总是指向采用全数字技术的实现。Microchip为电源转换行业提供处理器和模拟解决方案已经很多年。我们认为，向数字电源的转变是一个变换过程。我们提供广泛的解决方案，所以用户可以根据其产品及设计团队的资源和经验，从中选择最合适、最有用的解决方案来实现数字控制。 数字电源的技术趋势正在从专用电源产品和开发平台转向容量较高的标准和半定制产品。数字电源控制器解决方案的推出使这种技术趋势成为可能，因为数字电源控制器解决方案是更实用、经济高效、高度集成和易用的解决方案。 用数字电源取代模拟电源解决方案是可行的，有很多全数字电源产品可用。现在全数字电源转换产品已得到电源公司的响应。这包括AC-DC电源，大功率DC-DC转换器和纯正弦波逆变器(如在线和离线不间断电源)。数字电源通常也应用在太阳能和其他可再生能源的逆变器系统中。 现在，数字电源转换和数字电源管理是相当普遍的。曾经制约全数字电源发展的一些障碍现在正得到解决。这包括： .小型高集成的经济型控制器解决方案，这种解决方案也具有各种终端系统电源转换器所需的性能； .设计团队对数字电源的经验和知识； .清楚了解用数字电源实现终端系统电源产品在商业和技术上的优势。 数字电源产品的开发与开发模拟电源产品非常类似。主要的考虑事项、设计和测试参量是相同的。通常，开发一个数字电源系统较模拟解决方案的开发和测试要容易。其原因是，随着更多的设计转向数字领域，可以通过快速修改软件进行设计的修改和调整。 我们针对SMPS和数字转换应用的dsPICDSC具备众多优势。这些dsPICDSC本身包含SMPS解决方案，不需要很多的外部支持芯片，因为DSC内置有做此类工作的外设。相对于其他解决方案，用于SMPS和数字电源转换的dsPICDSC不需要外部元件执行以下功能，因为dsPICDSC都能处理： .内部电源PWM； .内部ADC； .内部精密振荡器； .内部通信外设； .单电源电压； .内部闪存和RAM； .小尺寸； .扩展级温度范围； .功率因数校正不需要分立的芯片。 所以，SMPS和数字电源转换专用的dsPICDSC，与其他解决方案相比，元件数量可减少达50%。 Tony Armstrong 凌力尔特公司电源产品部产品市场经理 2008年最大的增长机会之一将出现在由电池供电的手持设备领域。由电池供电的便携式设备需要几个不同的电压轨，这是非常常见的，这种设备通常采用单个输入源一块锂离子电池。这些电压轨包括多个微处理器轨和大量特殊功能电压轨。因此，要求电池提供必需的功率这种需求大大增强了。不过，电池的外形尺寸仍然相对较小，因为功率密度仅获得了些许提高。结果，电池工作时间成了大多数便携式手持设备的一大卖点，从而产生了对非常紧凑和高效率的多路输出同步降压型转换器的需求。 与传统线性稳压器相比，同步降压型转换器由于转换效率提高而大大延长了电池工作时间。这些转换器具有90%至95%的效率，几乎无需任何散热措施。这种效率提高是以占用额外电路板空间为代价的，因为每个通道都有一个电感器，因此保持总体解决方案占板面积最小是极端重要。通过将多个通道组合到一个同步降压型解决方案中，所有这些通道都可以用一个输入电容器工作，从而保持解决方案占板面积最小。凌力尔特公司推出了多路输出同步降压型稳压器系列，以组成这类超紧凑、高效率的解决方案。例如，需要1.2V、1.5V、1.8V和0.8V电源轨用作DSP内核、I/O和存储器电源并采用单节锂离子电池(VBATT开始时为4.2V，之后下降到2.7V)的应用，就可以采用这个系列的稳压器。 不过，一个刚刚出现的趋势是，便携式设备中还包含一个微型硬盘驱动器，以实现高容量存储能力，从而允许智能电话等产品具有高密度存储能力。 另外，今天很多蜂窝电话具有内置的数码相机，能拍摄高分辨率照片和视频。相机性能的提高也导致需要大功率白色光源，以使相机能在室内或暗淡的环境光线中使用。白光LED已经成为配备相机功能的蜂窝电话的主要光源。因为白光LED具有现代蜂窝电话设计师所希望的多种特点：小尺寸、高光输出、能够提供“闪光灯”和连续“视频”物体照明。目前已经开发出专门用作集成式相机灯的高输出功率LED。 几乎任何由电池供电的消费类设备都用彩色有源矩阵LCD来显示用户所需的不同信息和数据。不过，制造商面临的挑战是，确保用户在任何环境中都能从这种显示器上读取信息。为了达到这个目的，制造商必须提供具有合适背光照明量的彩色LCD。这种背光照明一般由白光LED提供。这导致需要紧凑、高效率和低噪声方法为这些LED供电。 另外，大多数数字媒体广播(DMB)设备制造商都用标称容量为600mAH的电池为其移动TV播放器供电，并提供一个较大容量的电池作为售后加装附件。同时，这些DMB播放器外形尺寸有限，不容许采取任何散热措施，因此在高功能含量导致功率预算紧缺的情况下，高效率DC/DC转换成为优先保留的重点。不过，既然DMB播放器用超过90%的时间提供TV覆盖，那么在这种模式时的功耗是非常重要的因素。出于这个原因，电源管理集成电路制造商已经采用了特殊方法，以确保其DC/DC转换器有非常高的转换效率。 去年，由于媒体的大量报道，“绿色环境保护”概念得以普及。结果，很多电源管理产品供应商在提高功率效率方面取得了很大进步。人们普遍认为，大多数工业化国家认识到需要节约能量。这是因为，随着这些国家人口的增加，他们需要更多的能量来为有加热/冷却系统、照明和家电的新家居供电。不仅建立新的发电设施耗费大量金钱，电能产生后向用户供电的成本也很高。据观察，与建立新的发电设施相比，将大多数家电的电流能耗降低15%至20%是更经济的做法。 由于建立新的发电设施成本很高，因此很多国家已经采用了所谓的“绿色政策”，以此鼓励制造商在最终产品中纳入节能技术。就用于节能DC/DC转换器的电源管理集成电路而言，必须具有两个主要特点。首先，必须有非常高的转换效率。其次，在备用和停机模式时必须有低静态电流。 不过，2008年的一个潜在“热点”(如果可以这么说的话)是无线连接性。似乎无论哪里的人都要通过电子邮件或Web不间断地开展业务活动，通过短信或话音通信与朋友和家人保持联系。结果，对实现这种“连接性”的产品将有很大需求，这类产品通常具有话音和数据传送功能，它们或者通过GSM或CDMA等电信标准、或者用WiMAX和蓝牙技术传送话音和数据。支持这类设备所必需的芯片组需要电源管理集成电路，以确保正确工作。不用说，这对凌力尔特这类模拟集成电路供应商将非常有益。 在凌力尔特公司专注的高性能市场段，其它市场区段中存在的产品重叠问题相对较小。在高性能市场区段，大多数产品都是专用的，没有可以直接替代的产品。因此我们继续获得成功的关键因素包括： .保持对高性能模拟集成电路的高度关注； .继续聘用、培训并留住这一领域最好的人才； .继续让我们的高级R&D技术人员与世界各地的客户保持直接和紧密的联系； .通过率先上市关键技术和产品，保持性能领导者地位； .在如何部署我们的开发资源方面，继续按照严格规定做出选择； .继续注意关键市场的变化，并敏捷迅速地做出反应。 Maxim公司副总裁 未来的DC-DC转换器采用何种技术模拟还是数字？ 未来的电源管理系统对效率和可靠性的要求越来越高，电源管理产品的设计专家就如何提高系统效率和可靠性的问题产生了许多争议。许多专家提议借助数字系统改善效率和可靠性。这无疑对传统的模拟方案提出了挑战，模拟设计人员为了维护模拟设计的地位也提出了不同的观点。我们相信在数字DC-DC转换技术发展成熟之前，有关数字和模拟DC-DC转换器的争议还会持续一段时间。 了解数字电源管理不可混淆的两个方面非常重要，一方面是数字电源管理技术，另一方面是输出电压调节反馈环路的离散时间控制。许多设计人员没有分清这两方面的问题，因而也混淆了真正的“数字电源”的含义。我们认为一个“数字电源”系统可以利用传统的模拟架构实现主调节环路。典型的数字电源系统具有一个系统控制器和一个或多个带有通信接口(例如PMBusTM)的器件，通信接口有三个作用：首先可以实现对PMBus器件的监测，通过检测输出电压、输出电流、温度等参数获得有助于系统管理的信息，最终达到器件控制的目的。系统控制是数字电源的第二个主要功能。第三个主要功能是系统配置，系统配置主要发生在上电或系统装载时。系统配置有多种不同目的，例如：IntelVRM规范要求通过配置VRM获得为IntelCPU供电的精确输出电压。在PWM控制器中一般通过引脚设置达到这一目的，Intel要求通过不同的电源配置改善CPU的工作速率。总而言之，电源管理系统为我们提供了三个功能：监测、控制和配置。当然，为了实现这三个功能，我们还需要连接系统和器件的串口或并口。 推动数字控制技术实现DC-DC转换器的动力由多种因素，最主要的一个因素是：能够实现更有效的电源管理，通过对系统工作模式进行高层管理达到提高系统效率目标。例如，在服务器中按照数据吞吐量控制DC-DC的工作模式，绝大多数大电流服务器电源采用多相架构，当系统工作在轻载时，可以关闭一相或多相DC-DC转换器，从而改善系统在轻载条件下的工作效率。在交换机/路由器，系统控制器可能只需要改变DC-DC转换器的工作模式，动态控制系统时钟，从而达到降低ASIC及其他相关电路功耗的目的。另外一个更有效的电源管理途径是动态控制DC-DC开关频率或输出电压。例如：为了降低系统在大电流条件下的功耗，系统控制器可以降低输出电压。Intel的VRM规范既是一个成功的应用范例。 但是，构建最佳的数字DC-DC转换器，其性能受限于模拟电路，例如：电压基准或A/D转换器。 高速数字PWM的定时问题实际上是其内核电路的模拟问题，可以通过数字和模拟方案的相互配合解决这一问题。基于这一考虑，若干年内，DC-DC转换器将是一个模拟技术和数字技术的混合架构。 设计人员需要针对具体设计的系统选择最适合的方案，关于采用数字技术还是模拟技术的争议最终取决于对性能和成本的合理折衷。 Madhu Rayabhari Microsemi，VPofBusinessDevelopment 几个有关电源和电源管理方面的关键技术动向： .趋向于获得更高的效率； .趋向于减小尺寸和降低重量； .具有更低的待机功率容量； .绿色的电源； .遵守制订的规章； .趋向于数字化控制的电源和电源管理集成电路。 全世界各地的人对功率的需求在不断地增加。而功率的产生和分配并没有跟上这个需求。因此，能够提高电源的效率，并使之具有更低待机功率的电源和电源管理集成电路逐渐成为起决定性作用的关键产品。 建立绿色系统的潮流也影响到了电源和电源管理集成电路产品。绿色的系统消耗更少的功率，并且不使用危害环境的材料。一些这样的要求是通过立法来规定的。因此，对于电源的设计者而言，遵守制订的规章也是起决定性的关键。另外，按照诸如WEEE对环境考虑的要求，计划要减少电子废弃物，也会影响到设计师设计和制作新的电源集成电路产品的理念和方式方法。 智能化电源管理集成电路提供了包括数字控制和监测功能在内的显著提高，因而能够完成上述的其他目标。事实上，由于集成电路所具有的数字能力，所以能够执行效率非常高的控制方法；既监测正在运行的功率消耗，又监测待机的功率消耗；还能自适应的调整电源的工作，以获得非常好的效率。另外，数字性能使得电源能够达到一个很高的集成度，因而潜在地致使系统成本下降。这也有可能致使系统减轻重量。 降低和减小电源的重量和尺寸是从以下几个方面来着手进行的。采用工作频率较高的技术能够减小系统中无源元件的尺寸，从而降低重量和减小尺寸，而且还去除了某些原来需要使用的无源元件。 Microsemi是一个领先的集成电路和分立器件的供应商,其产品的目标市场是电源的管理和实现。 我们在分立器件部分最新推出的产品是PowerMOS8TM。与上一代的器件相比较，该新系列的高速、高电压N-沟道开关模式功率晶体管能够给设计者提供的好处是更低的EMI和更低的成本。而这个新系列的成员-MOSFET/FREDFET对典型额定值500W以上的、高频率、高电压应用中的硬开关和软开关都做了优化。FREDFET具有一个快恢复体二极管的特性，可用在ZVS电路中，提供高的抗换向dv/dt的能力和高的可靠性。 近来，Microsemi推出的其他重要产品是业界第一个为以太网应用供电的多端口PSE控制器，该控制器符合IEEE802.3at标准的1.0版本草案的要求。PD69012和PD69008控制器给设计者提供一个水平非常高的数字控制和电源管理，因而使用以太网电缆的基本设施就能够得到非常高效率的功率使用和分配。 由于认识到在诸如数字图像框、小型和便携式DVD播放器等应用中，能够高效率地为使用冷阴极荧光灯的小形状因子显示器提供背光照明的电路的需求，Microsemi推出LX6512，它给设计者提供一个多种拓扑的选择，以及较低的BOM成本，这是该类价格敏感应用的关键所在。 另外，还认识到业界采用LED背光照明的发展趋势，最近又推出了相当重要的LX1996和DAZL系列控制器，给设计者提供许多性能，以实现高能效的、高性能的LED背光照明。LX1996实现使用白色LED的背光照明，DAZL给使用者提供用于RGBLED背光照明的非常先进的数字处理能力。采用LED作为背光照明源可以免除使用通常用于荧光灯的汞。 新的应用 1.不断上升的金属铜的价格将会驱使开关频率的增加，以及新拓扑和有源滤波器技术的出现。 2.通常，新拓扑的开发将提高效率。但是，它们也许会更复杂，尤其是它们的控制电路。更多增加的效率将是开发所需求的控制和可能的新控制器芯片的驱动力。 在直接变频器中，采用背-背晶体管来阻断和开导两极，不再需要一个整流的步骤。 三电平变换器使得原先拓扑所需要用的1200V器件可以使用600V的器件。 两-开关无桥式电路的功率因数正器。 Vienna整流器。 谐振拓扑应用的扩展。 3.电源和电源管理的新产品有： .太阳能逆变器专用功率模块； .带有内置电流和温度传感的功率模块，用作DC固态继电器和电子负载的预制构件； .谐振模式IGBTCombis，用于相-移谐振全桥电路； .高频MOSFET用于无线电通信和其他次千兆赫的大功率应用； .线性模式MOSFET用于DC固态继电器和电子负载。