多重市场电源管理为功率MOSFET增长注入强大动力

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多重市场电源管理为功率MOSFET增长注入强大动力 [复制链接]

电源管理，作为最早的半导体产品和技术，如今再次成为全球电子业永续发展的重要元素。电源管理半导体负责向不同的电子子系统分配稳定的电压和精确的电流，因此使功耗降至最低，从而最大程度地延长电池使用寿命，保存能量，减少热耗散，使数字领域的节能高效成为可能。最终电器产品越精密，越需要精细调节的电源。
  　电源半导体技术随着微处理器对电源需求的持续增长而日渐广泛采用，微处理器已变得更快、更小、功能更强大，同时对电压的波动也愈加敏感。反过来这又进一步引领电源管理产品在消费电子、汽车通信、信息技术以及工业市场领域中快速增殖和进一步复杂化，目前正发展成为一种多样化和多重市场的业务。
  　电源管理半导体行业的一个重要趋势是DC-DC转换器市场不断增长。微处理器频率的巨大提升导致了工作电压的降低和电流需求的指数性升高。然而，转换器效率随输出电压的降低显著降低，这一现象已导致从传统集中式电源体系结构(CPA)向分布式电源体系结构(DPA)的转变，以满足当今面临的电源饥渴需求。的确，因微处理器技术的发展而致使 DPA 日益普及是DC-DC转换器市场增长的最重要的推动力，它实现了尺寸、速度以及效率的进步。
  　在CPA中，AC-DC电源将AC电压作为输入，产生多个DC输出电压，以匹配电路板上的各种DC电压需求，不使用任何DC-DC转换器。在DPA中，AC-DC电源充当前端，将AC电压作为输入(与在CPA中一样)，但只产生一种中间DC输出电压(通常为48V或24VDC)。然后这一中间DC电压将被用作多个DC-DC转换器的输入，每个转换器将该DC电压下调至电路板上所需的电压。
  　本质上，DPA中的电源管理解决方案是一开始使用一个较高的电压；在较短的距离向负载分配较小的电流以避免电压下降；然后使用DC-DC转换器降低电压而提高电流。这种方法的优点在于，由于大电流仅流过较短的距离，因而降低了损耗，大大改善了动态性能。结果，安全性提高，电压损耗更低。此外，也不存在大电流的堆积，热在电路板上均衡扩散，因而更容易冷却。DPA受到广泛采用仅仅是因为CPA物理上无法提供板上所需的更低电压这一事实。DPA允许负载点(POL)调节，也就是说，DC-DC转换器可以放置在尽可能靠近负载而远离AC-DC电源的地方。电压输送到负载的距离越远，电压损耗就越大。
  　开关模式DC-DC转换器由于具有成本优势、易于热管理和节省电路板空间等优点，其在整个电子行业的使用增长迅速，开始成为主要的细分产品品种。MOSFET是DC-DC转换中的关键元件，根据不同应用，在电源转换过程中使用了不同类型。飞利浦SOT669无损耗封装(LFPAK)MOSFET产品是一种用于满足目前使用的高密度DC-DC转换器所需的苛刻的热和电要求的DC-DC转换解决方案，这些高密度DC-DC转换器大量应用在需要高频开关电源的场合。通过克服传统SO8封装的限制，LFPAK提供了改进的能量处理和热阻优势，具有与其他一些大得多的封装(如D2PAK和DPAK)差不多的热阻。
  　LFPAK中的两件式引线框整合了金属安装基座，从而比SO8具有更好的热传导路径。通过观察当功耗为1W、使用相同散热装置时LFPAK与SO8之间的热比较，我们发现LFPAK更容易散热，从而保持最低可能工作温度。在传统电源封装中，主要热路径是垂直向下，穿过安装基座进入PCB。但是，LFPAK还会向上通过封装顶部散掉大量热量，因而其热阻大大地低于SO8。
  　尽管LFPAK最初是为用在DC-DC转换器应用中而设计的，但使用LFPAK封装的MOSFET器件目录已得到扩展，为笔记本电脑、台式机和服务器等许多其他应用提供了优化的更小、更高效的产品。通过试验我们可以看到，在使用最新低侧LFPAK产品的那些应用中，转换器效率具有重大改善，产品性能出现实质性飞跃。最新的LFPAK高侧/低侧解决方案现已比最好的Power SO8竞争解决方案具有更好的性能。
  　飞利浦低压分立式MOSFET与电源模拟IC产品的组合，使市场朝向高增长的最终用户领域发展，如计算机、通信、消费电子和汽车电子等，这些领域将继续向低压、具有可高效和经济地提供电源等附加重要性的趋势发展。的确，飞利浦的汽车电源MOSFET解决方案是专门针对苛刻的汽车环境中的完整负载要求而设计的；这些负载包括：电阻性负载(如灯、加热器等)，电感性负载(继电器、螺线管)，和电机(如冲洗泵、ABS泵和车窗提升机)。
  　GPA TrenchMOS系列是为一般开关应用而设计的，HPA TrenchMOS系列则与之互为补充，针对高功率、高电流应用进行了优化。面对业界要求与挑战，飞利浦汽车战略的定位在TrenchPLUS产品系列中得到了充分展示。TrenchPLUS概念是一种通过集成附加元件提升标准电源MOSFET功能的电源管理解决方案，专门为汽车电气模块供应商而设计，以满足来自最终客户的越来越苛刻的成本和功能挑战。该方法的优点是改善了保护策略和可靠性，增强了性能，以及减小了PCB空间。
  　总之，电源管理半导体市场目前已是一个多重市场，电源正在成为电气和电子系统设计的关键区分因素。对于计算、通信以及消费等高成长领域所要求的系统性能和效率的下一次飞跃来说，电源管理至关重要。