当今电源管理技术呈现四大发展趋势

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当今电源管理技术呈现四大发展趋势 [复制链接]

无线多媒体通信和计算市场的迅猛发展既对电源提出了越来越高的要求，同时也为电源以及电源管理IC市场的发展注入了一股强劲的增长动力。近几年来电源管理IC的市场规模和潜力一直处在急速膨胀之中。据美国风险发展公司(VDC)估计，2004年电源管理IC的销售收入将超过75亿美元，平均年增长速率将超过16%。电信和计算机将是其中增长最显著的两大应用领域。

电源管理的很大一个目标就是提高电池供电时间，因为这已经变成影响当今无线通信市场和便携式消费类电子产品进一步发展的最大阻碍因素。如何使电池的工作寿命能满足用户的可接受期望，目前已成为无线通信产业面临的最大挑战。由于电池技术目前已相对成熟，锂离子电池的功率密度在短期内难望有跳跃性的增长，而新的电池技术如燃料电池由于安全问题和缺乏标准离商业化应用还有好几年的时间，因此目前业界只能在电源管理和体系结构上下功夫。总的来说，当前电源管理技术主要呈现以下四大发展趋势：

第一，尽可能提高电池功率转换效率。在手机等便携式设备上，传统上采用线性低压降(LDO)稳压器来将电池电压转换到预先确定的电压值，并提供负载所需的功率。但近年来由于普遍采用深亚微米工艺制造技术，数字器件的工作电压已变得相当低，再加上对更轻更小电池的需求，LDO稳压器的使用已日益减少，因为该类器件的功率转换效率相当低，据称平均只有36%。现在的趋势是采用开关型稳压器，它的功率转换效率可高达90%以上。

第二，最大限度地提高负载器件的功率利用效率。传统上，电源管理IC供应商一直将关注重点放在管理功率的传递上，即如何为不同的负载器件分配不同的功率。但现在他们发现这还不够，负载器件的功率消耗也是一个充满潜力可挖的管理课题，如负载器件在不同工作负荷下不必一律让其处于全速运行状态，或负载器件在待机和工作状态下不必供应同样的功率，只要管理得好，这也可成为延长电池工作寿命的一大重要因素。美国国家半导体公司的自适应电压调整(AVS)技术和TI的动态电压与频率调整(DVFS)技术就是为了满足这一功率管理挑战而提出的解决办法。

第三，在高端电信和网络设备中，分布式电源体系结构(DPA)已成为主流应用方式。通常背板母线电压为24V(常见于无线通信设备如BTS、BSC)或者48V，每块插板用一个或多个砖型电源模块将母线电压转换为板内系统电压，同时采用非隔离型负载点转换器(POL)得到高功率低电压电源。优势在于这样可以加快系统设计、降低设计风险、提高PCB的布线密度，同时也降低成本(因为减少了昂贵的隔离型砖型模块使用的数量)。

除了电信和网络设备外，现在越来越多的其他应用中开始采用分布式电源系统体系结构，例如存储设备。因此，近几年POL的市场发展比隔离型DC/DC电源模块的市场快，市场容量也在迅速上升。

第四，模块化、半模块化和分立式解决方案各有千秋，各擅胜场。对制造商而言，大功率DC/DC电源模块化解决方案提供了一种消除其快速上市压力的最容易的实现方案，但对于一些高端系统应用来说，这又是他们不太愿意采用的一种解决方案，因为尽管DC/DC电源模块供应商已推出四分之一砖封装产品，但这仍然可能显得太大(即占用太多的PCB板面积)，或仅仅只是无法满足分配给电源的空间要求。分立式解决方案尽管相对而言比较节省空间，但这一方法也有其不容忽视的缺点，那就是设计时间太长，所需资源太多。因此理想的解决方案与以上两种方案相比，既要使用更小的PCB板空间，又要相当容易实现。IR提出的iPOWIR技术就是这样一种较折衷的半模块化方法，与模块化和分立式解决方案相比，其节省的PCB面积分别可达到50%和40%以上。