多樣化、集成化已經(jīng)是電源管理芯片產(chǎn)品的發(fā)展的主要趨勢(shì)。隨著便攜式手持設(shè)備對(duì)外形小型化、功能全面化不斷提出更高的要求，易用性和集成度更好的集成電源管理單元(PMU)逐漸受到青睞，原本在便攜式電子設(shè)備中扮演重要角色的DC-DC轉(zhuǎn)換器愈來愈多地被集成到PMU中�？梢灶A(yù)見，PMU將在下一代便攜式設(shè)備市場(chǎng)中獲得廣闊的發(fā)展空間。而另一方面，對(duì)于傳統(tǒng)的分立器件DC-DC轉(zhuǎn)換器來說，無疑失去了一個(gè)相當(dāng)重要的市場(chǎng)。有人開始擔(dān)憂，隨著PMU的快速發(fā)展，今后分立式DC-DC轉(zhuǎn)換器還有多大的市場(chǎng)空間？帶著這樣的疑問，本刊記者采訪了幾位來自一線原廠的專家，讓我們一起來聽聽他們的看法。
德州儀器中國區(qū)高性能模擬產(chǎn)品業(yè)務(wù)拓展工程師潘靖認(rèn)為，PMU是一款具有多組輸出及不同系統(tǒng)電源管理方案的高集成器件，它不是多軌DC-DC與LDO的簡(jiǎn)單組合，這意味著PMU與系統(tǒng)將有非常緊密的關(guān)系。
對(duì)于智能手機(jī)或平板電腦等高集成應(yīng)用，目前確實(shí)看到有越來越多的平臺(tái)開始將PMU用作電源管理解決方案。但總會(huì)有新技術(shù)或新需求出現(xiàn)在現(xiàn)有平臺(tái)或全新應(yīng)用中，需要某種當(dāng)前PMU解決方案尚未集成或在當(dāng)前硅技術(shù)工藝水平上難以集成的新東西。對(duì)于某些高功率應(yīng)用，分立式DC-DC轉(zhuǎn)換器在散熱、分布、靈活性以及效率等方便都更占優(yōu)勢(shì)。
ADI電源管理部門市場(chǎng)工程師張潔萍 |
集成化并不能解決全部問題。ADI電源管理部門市場(chǎng)工程師張潔萍指出，通常情況下，PMU的擴(kuò)展應(yīng)用性不如分立式解決方案，而且分立式解決方案可以根據(jù)用戶需求選擇最適合的電源管理芯片，以達(dá)到最高的能效。PMU在有限的體積內(nèi)集成若干電源通道，節(jié)約系統(tǒng)板尺寸，針對(duì)性強(qiáng)，應(yīng)用簡(jiǎn)單，但缺點(diǎn)是若所供電的電源通道相隔較遠(yuǎn)，對(duì)PCB布局不夠方便；而DC-DC設(shè)計(jì)靈活，較少存在這樣的問題。
實(shí)際上，PMU和DC-DC轉(zhuǎn)換器在電子設(shè)備中扮演不同的角色，兩者各有優(yōu)勢(shì)及特點(diǎn)，相互補(bǔ)充，并不能相互代替。也就是說，今后PMU和DC-DC轉(zhuǎn)換器將各自針對(duì)兩類不同市場(chǎng)。PMU會(huì)在便攜式電子設(shè)備中站穩(wěn)腳跟，而DC-DC轉(zhuǎn)換器同樣還有很大的發(fā)展空間。
適用于分立式DC-DC轉(zhuǎn)換器的新需求
當(dāng)今電子系統(tǒng)如高端處理器及存儲(chǔ)器，對(duì)電源的需求趨向更低電壓、更高電流的應(yīng)用，并且要求更細(xì)小、價(jià)廉但高效率，同時(shí)對(duì)負(fù)載的反應(yīng)速度也提高。而這些要求都不是傳統(tǒng)功率架構(gòu)能夠完全滿足的。
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Vicor公司亞太區(qū)地區(qū)業(yè)務(wù)經(jīng)理譚裕輝
Vicor公司亞太區(qū)地區(qū)業(yè)務(wù)經(jīng)理譚裕輝指出，DC-DC轉(zhuǎn)換器大多應(yīng)用于“四高要求”：高可靠性、高功率(50W-2KW或以上)、高功率密度和高效率。因其簡(jiǎn)單易用性、高靈活性、芯片設(shè)計(jì)周期相對(duì)較短且在短缺時(shí)易于替換等優(yōu)勢(shì)，分立式DC-DC轉(zhuǎn)換器仍將普遍使用。
潘靖表示：“對(duì)于便攜式應(yīng)用中出現(xiàn)的新需求，我們可以看到現(xiàn)在客戶需要為USB OTG功能以及更大電流快閃LED驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)更大的電流提升，或者為新一代ARM內(nèi)核處理器提供甚至更大的電流。這些是現(xiàn)階段適用于分立式DC-DC轉(zhuǎn)換器的所有新需求。”
潘靖介紹，TI可為低功耗DC-DC轉(zhuǎn)換器及高Vin DC-DC轉(zhuǎn)換器提供極其豐富的產(chǎn)品組合。低功耗DC-DC轉(zhuǎn)換器已實(shí)施最新專利DCS控制技術(shù)，支持極佳的瞬態(tài)性能、極小的輸出紋波與整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)極高且極其平穩(wěn)的效率曲線，以及極低的靜態(tài)電流與小型封裝尺寸。此外，TI還可提供開關(guān)頻率高達(dá)6MHz的高頻率DC-DC轉(zhuǎn)換器，可將所需電感降至470nH。而Micro-SIP模塊將包括電感器與電容器在內(nèi)的全部DC-DC外部組件高度集成在7mm2的極小總體解決方案中。據(jù)悉，此方案已經(jīng)獲得來自不同客戶的大量Design-Win項(xiàng)目。中興和華為都是TI的客戶，平均交貨期為8-12周。
ADI則推出了一系列具有競(jìng)爭(zhēng)力的高效DC-DC產(chǎn)品，包括ADP2118、ADP2323以及ADP2303。ADP2118是一款高效率同步降壓型DC-DC穩(wěn)壓器，廣泛應(yīng)用在DSP/FPGA/ASIC內(nèi)核電源、通信和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、PDA和掌上電腦以及音頻/視頻消費(fèi)類電子產(chǎn)品中；ADP2323是一款雙通道DC-DC調(diào)節(jié)器，主要用在通信基礎(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器、工業(yè)和儀表、醫(yī)療保健等領(lǐng)域；ADP2303是一款固定頻率、電流模式控制、降壓DC-DC調(diào)節(jié)器，集成功率MOSFET，適合于消費(fèi)電子、工業(yè)及通訊基礎(chǔ)設(shè)備等各種負(fù)載點(diǎn)應(yīng)用。ADI通常的交貨期控制在4至10周。
集中式、分布式、中轉(zhuǎn)式和分比式架構(gòu)都是DC-DC轉(zhuǎn)換器中的佼佼者。Vicor公司開發(fā)的分比式功率架構(gòu)DC-DC提供了更小巧、具有成本效益、高性能電源系統(tǒng)的新方法，高效率可達(dá)95%，把電源系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮極致。據(jù)悉，目前創(chuàng)新架構(gòu)開發(fā)出的V.I芯片已經(jīng)成功推廣至IBM等企業(yè)。
分比功率架構(gòu)(FPA)，分比功率的意義是令負(fù)載點(diǎn)節(jié)省更多空間，可把隔離和穩(wěn)壓功能分別配置到所需要的位置。PRM把不穩(wěn)定的輸入轉(zhuǎn)換為穩(wěn)壓的輸出，可放在附近或遠(yuǎn)端運(yùn)作；VTM則配置到負(fù)載點(diǎn)提供隔離及倍增電流功效；而BCM母線轉(zhuǎn)換器模塊，適用于多路輸出的中轉(zhuǎn)母線架構(gòu)及需要為負(fù)載點(diǎn)供電的設(shè)計(jì)。Vicor公司的最新產(chǎn)品IBC就由BCM組成，理念是把母線電壓降至一個(gè)稍稍高于負(fù)載點(diǎn)的電壓，再由較便宜的降壓器(niPoL)來完成余下的工作，再進(jìn)一步大大減低成本。
譚裕輝透露，Vicor目前主要的批量客戶群體包括通信、工業(yè)、鐵路、國防，近年亦一直在向其它領(lǐng)域延伸，如照明、高端計(jì)算機(jī)、電動(dòng)/混能汽車等。量產(chǎn)之交貨期一般為6-8星期。 |
