形形色色的移動通訊設(shè)備、便攜式娛樂設(shè)備、白色家電、車載設(shè)備等電子設(shè)備的發(fā)展日新月異,它們越來越強(qiáng)調(diào)多功能、小體積以及綠色環(huán)保等特性,這將推動電源管理技術(shù)蓬勃發(fā)展。特別是為滿足以3G/智能手機(jī)、便攜多媒體播放器、GPS導(dǎo)航設(shè)備、MP3播放器為代表的便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品,對長電池使用時間、大屏幕彩色LCD屏、高功能集成度和小外形因子等方面的需求,LED驅(qū)動IC、電池充電管理IC、LDO、DC/DC轉(zhuǎn)換器、電源管理單元(PMU)等電源產(chǎn)品不斷推陳出新。
在2008年IIC-China的電源技術(shù)展區(qū),參展商BCD半導(dǎo)體公司、萬代半導(dǎo)體公司、上海英聯(lián)電子科技有限公司、賽米威爾半導(dǎo)體公司、Bluechips Technology Pte Ltd以及TLG集團(tuán)的最新電源技術(shù)及應(yīng)用解決方案將精彩亮相。這些產(chǎn)品包括參展商BCD半導(dǎo)體的白光LED驅(qū)動芯片、Bluechips Technology針對白光LED應(yīng)用的DC/DC轉(zhuǎn)換器、萬代半導(dǎo)體公司的Ultra SO-8 MOSFET系列和EZBuck系列開關(guān)調(diào)節(jié)器、上海英聯(lián)電子科技有限公司的電源管理電路和靜電保護(hù)電路以及賽米威爾半導(dǎo)體公司的雙極結(jié)晶體管、MOSFET、三端雙向可控硅開關(guān)元件等等。參展商TLG集團(tuán)則將展示其代理的半導(dǎo)體廠商的最新電源產(chǎn)品和解決方案。
此外,2008年IIC-China的其它參展商也推出了各種電源解決方案。本文將采擷部分電源技術(shù)亮點(diǎn)與大家分享,并梳理出2008年電源技術(shù)的發(fā)展趨勢。
電源充電器IC身兼多職,滿足電源路徑管理需求
大多數(shù)便攜式消費(fèi)產(chǎn)品通常都可以通過一個AC適配器、一根通用USB電纜或一節(jié)鋰離子/鋰聚合物電池來供電,而且有時人們希望在給設(shè)備充電的同時繼續(xù)觀看視頻、打電話或者玩游戲,因此這些電源之間的電源路徑管理非常重要。為滿足電源路徑管理需求,許多電池電源管理IC都將承擔(dān)電池充電、DC/DC轉(zhuǎn)換、電池保護(hù)、電池監(jiān)視或電源選擇功能等多種功能。
例如:參展商Microchip的MCP73837及MCP73838(MCP73837/8)雙輸入、高電流鋰離子/鋰聚合物充電管理控制器,具有自動USB或交流適配器電源選擇功能,可從交流電源輸入高達(dá)1A的電流,也可從USB端口輸入100mA或500mA的電流。參展商TI的TPS65800對USB端口和AC適配器電源提供靈活的充電和系統(tǒng)電源路徑管理,對由單芯鋰離子或鋰聚合物電池供電的應(yīng)用也具有多電源輸出和幾種電路選擇。參展商研諾邏輯科技有限公司的鋰離子/鋰聚合物線性電池充電器IC AAT3682帶有集成的檢測器,并支持所有充電模式。參展商恩智浦(NXP)半導(dǎo)體的首款手機(jī)USB電池充電器檢測方案ISP1704和ISP1601能夠在為手機(jī)充電時檢測并識別出專用USB充電器、USB主機(jī)充電器和USB主機(jī)。參展商瑞薩的R2A20051NS鋰離子電池充電控制IC包括了安全鋰離子電池充電所需的所有保護(hù)功能,例如適配器檢測、過充電、過壓和溫度保護(hù)功能,以及監(jiān)控充電時間的兩個定時器。
很多手機(jī)可以采用USB端子來充電,為防止某些USB端子設(shè)計(jì)規(guī)格因超出USB電壓規(guī)范而造成裝置的損壞,必須在裝置內(nèi)采取防護(hù)措施。參展商ROHM公司充電保護(hù)IC BD6040GUL,將功能強(qiáng)大的保護(hù)電路內(nèi)置于小型封裝中,可避免產(chǎn)品因突波等異常電壓、過電流造成破壞,達(dá)到更高層次的防護(hù)。
電源轉(zhuǎn)換IC集成LDO和DC/DC轉(zhuǎn)換器的優(yōu)勢
盡管DC/DC轉(zhuǎn)換器提供了一種高效率的LDO替代方案,但它要成為理想的電源管理器件,還需解決尺寸、噪聲和開關(guān)損耗較大的問題。最佳的DC/DC轉(zhuǎn)換器必須在工作頻率和形狀因子之間找到一個理想的平衡點(diǎn)。一種平衡效率、尺寸和成本的方法是結(jié)合開關(guān)式DC/DC轉(zhuǎn)換器和LDO的新型電源管理IC,它們具有前者的高效率,以及后者的小尺寸和易用性優(yōu)勢。
例如:參展商Micrel電源管理芯片MIC2800提供一個開關(guān)式DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出和兩個LDO輸出；參展商安森美公司的NCP1526雙輸出DC/DC轉(zhuǎn)換器也集成了3MHz的步降開關(guān)調(diào)節(jié)器和LDO調(diào)節(jié)器；參展商飛思卡爾的MPC18730包含了雙通道DC/DC轉(zhuǎn)換器和三通道低壓降穩(wěn)壓器；參展商Intersil的ISL8501具有2個500mA LDO和1個帶有集成式高端功率MOSFET的1A標(biāo)準(zhǔn)PWM穩(wěn)壓器；參展商凌力爾特的2A、36V降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器和線性控制器LT3500在電壓低至0.8V時可以提供高達(dá)2A的連續(xù)輸出電流,其集成的LDO控制器加上NPN晶體管確保主通道或作為第二個通道具有非常低的輸出噪聲。
參展商圣邦微電子的LDO產(chǎn)品也具有低功耗、低噪聲、高電源紋波抑制比(PSRR)、超低下降電壓、環(huán)路穩(wěn)定性好、工作時芯片消耗電流小、產(chǎn)品種類齊全的特點(diǎn)。SG2001的輸出電壓噪聲僅為30μVrms(10Hz到100KHz頻率范圍)。
參展商特瑞仕(Torex)的XC6601系列是內(nèi)置N溝道FET、可輸出400mA的高速LDO電壓調(diào)整器,即使是低輸出電壓也可通過超低導(dǎo)通阻抗高效地輸出電流,適用于低輸入電壓以及要求低輸入輸出電壓差的應(yīng)用。?
LED/LCD/OLED驅(qū)動器
LED電源IC的一個技術(shù)趨勢是集成數(shù)字控制接口,以提高操作的靈活性,如 LED 背光調(diào)光控制等。安森美的電荷泵NCP5602/5612/5623這些器件均集成了數(shù)字控制接口(單線或 I2C),可實(shí)現(xiàn)LED調(diào)光控制。LED電源IC的另一個技術(shù)趨勢是集成度越來越高,可以同時驅(qū)動不同用途的LED。比如,參展商凌力爾特的雙輸出升壓型轉(zhuǎn)換器LT3498含有一個2.3MHz PWM LED驅(qū)動器和一個低噪聲OLED驅(qū)動器,適用于雙顯示器電子設(shè)備。
參展商Maxim的MAX16824/MAX16825 3通道、高亮度LED(HB LED)驅(qū)動器具有三路36V額定、開漏極、恒定電流吸入輸出能力,可向三串獨(dú)立的HB LED提供高達(dá)150mA的電流。BCD半導(dǎo)體的白光LED驅(qū)動芯片AP3029是將開關(guān)管與肖特基二極管集成在內(nèi)的PWM(脈沖寬度調(diào)制)模式的升壓型變換器,僅通過幾顆外部器件-升壓電感、輸入和輸出電容、反饋電阻來完成對負(fù)載LED的驅(qū)動。
高功率LED的閃光亮度是獲得高質(zhì)量圖片的一個因素。ADI的雙白色高功率LED驅(qū)動可以提供比單個或低效率白色LED驅(qū)動器亮度更高的相機(jī)閃光,這使其可在低光照條件下達(dá)到較高的圖片質(zhì)量。ADP1653的峰值功效為92%,鋰離子電池全電壓范圍的典型功效高于80%。。參展商Semtech International的白光LED的恒流充電泵SC618可以驅(qū)動和保護(hù)閃光燈應(yīng)用中的大電流LED。
針對大功率LED照明應(yīng)用的驅(qū)動器必須能夠?yàn)樘囟ǖ腖ED配置提供足夠的電流和電壓,并采用可滿足輸入電壓范圍以及所需的輸出電壓和電流要求的轉(zhuǎn)換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。參展商Zetex的ZXLD1360 LED驅(qū)動器能夠提供1A可調(diào)整輸出電流,可在7V至30V的供電范圍內(nèi)工作,還能處理高達(dá)24W的輸出功率,適用于各種高功率LED照明應(yīng)用。
高集成度電源管理系統(tǒng)
便攜式產(chǎn)品有限的PCB空間以及豐富功能帶來的多電壓需求,促使人們不斷追求集成化方案。電源管理單元(PMU)便是滿足全面滿足這一應(yīng)用要求的電源管理IC。參展商Freescale、TI、恩智浦半導(dǎo)體等公司都推出了針對具體應(yīng)用的高集成度PMU。
例如,參展商TI的TPS65820不僅有兩個降壓轉(zhuǎn)換器提供電源給處理器核心、程序內(nèi)存和閃存,還包含多組線性調(diào)節(jié)器作為儲存卡的電源供應(yīng)以及衛(wèi)星接收器和音頻編解碼器的低噪聲電源,并集成了電池充電電路及屏幕背光照明的升壓轉(zhuǎn)換器,使一顆芯片就能提供所有的電源管理功能。
參展商N(yùn)XP的PCF50626包含一個大電流充電器IC和多個電源輸出,并集成了背景照明電路和觸摸屏接口。另外,它還可以通過集成的數(shù)字接口,以軟件方式實(shí)現(xiàn)完全的控制。
參展商Freescale的MC13783將多個系統(tǒng)整合到一個封裝中,包括一個完整的音頻系統(tǒng)、電池充電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、5個開關(guān)調(diào)節(jié)器、18個線性調(diào)節(jié)器、USB收發(fā)器、車載設(shè)備界面和觸摸屏接口等,大大減少了所需的部件數(shù)量。
其他的功率半導(dǎo)體器件和電源模塊
在2008年IIC-China的電源技術(shù)展區(qū)中,還將展示包括MOSFET、IGBT、雙極晶體管、整流器、AC/DC和DC/DC電源模塊在內(nèi)的其它功率半導(dǎo)體器件和電源模塊。滿足節(jié)能、提高功率密度以及綠色電源的需求已經(jīng)成為這些功率半導(dǎo)體器件發(fā)展的原動力。
參展商昂寶電子的綠色電源產(chǎn)品線覆蓋AC/DC電源管理芯片系列和DC/AC CCFL控制芯片系列,所有產(chǎn)品均采用昂寶自主知識產(chǎn)權(quán)的“綠色引擎”技術(shù)。參展商飛兆半導(dǎo)體的FAN7602 綠色電流模式 PWM 控制 IC專門為離線適配器應(yīng)用、DVDP、 VCR、LCD 顯示器應(yīng)用及輔助電源而設(shè)計(jì)。
參展商意法半導(dǎo)體的功率MOSFET STV300NH02L的特性是導(dǎo)通電阻極低,這在要求嚴(yán)格的電源系統(tǒng)中有助于降低損耗,提高能效。參展商Power Integrations則采用專有的單片高壓工藝將功率MOSFET和控制電路集成在單個裸片上,從而獲得緊湊型IC解決方案,并最大限度地降低了元器件數(shù)目和BOM成本,同時提高了性能。
參展商國際整流公司(IR)的新產(chǎn)品iP1206是iPOWIR集成電源轉(zhuǎn)換級產(chǎn)品系列的最新產(chǎn)品,適用于高達(dá)30A的兩相單路輸出應(yīng)用或高達(dá)15A的雙獨(dú)立輸出。兩種選擇均采用了同步180°異相操作,可減少輸入電流紋波和輸入電壓紋波。
參展商威世科技(Vishay Intertechnology)的首款 200V、30A雙高壓TMBS Trench肖特基整流器具有比平面肖特基整流器更出色的多種優(yōu)勢。
此外,針對要求更高的汽車應(yīng)用,NEC電子和Atmel公司近期都推出了各自的最新電源方案。NEC電子的汽車前照燈等產(chǎn)品的驅(qū)動IC“μPD166010”可耐壓40V,并增加了電池逆接保護(hù)功能、低電壓關(guān)閉功能和電流檢測功能。Atmel的ATA6827是一款低成本的三半橋驅(qū)動器,集成電源可通過一個微控制器控制多達(dá)3個不同負(fù)載3個高邊和3個低邊驅(qū)動器均可輸出1.0A的電流,可支持H橋應(yīng)用來驅(qū)動直流電機(jī)。
作者:張郴莉
（電子工程專輯）
