当今社会,动力危机和环境污染现已成为世界各国一起面临的两大难题。跟着人们环保和节能认识的添加,低功耗规划越来越遭到厂商、顾客和各国政府的重视,高能效的电源规划将成为商场的主导。并且,电源规划周期加快、低待机能耗、高能效以及削减占位面积的要求正在改动传统的电源规划办法,推动电源办理规划的立异。无论是客观环境,仍是人们的片面认识上,“环保节能型”规划已是电源办理商场开展的大趋势。
“环保节能型”规划的需求在给半导体工业带来巨大机会的一起,也带来了严重应战。在满意政府及相关安排提出的节能环保规范和规范的一起,半导体企业还必须考虑顾客的特定需求。作为业界抢先的电源半导体处理计划供货商,安森美半导体具有专业的规划部队及高效的供给链流程,一贯致力于研制并供给高效的契合环保要求的电源办理计划,在成功应对电源办理商场应战的一起,为完成环保和节能供给杰出的处理计划。
高功率、高集成带来的规划应战
今日的电源办理商场正处在剧烈革新之中,电源规范的选用现已越来越遍及,要求电源转化器在各种运作形式下都必须供给更高的功率,例如小于1W的待机能耗要求,以及美国加州动力委员会(CEC)和美国动力之星(ENERGY STAR)要求外接电源能效大于80%的规则。下降谐波的要求也促进了功率因数校对(PFC)前端的引进,IEC 1000-3-2现已成为欧盟与日本的强制性规则,取得了许多国家的自愿选用。因为终端用户希望能够在更小尺度的封装内完成更多的功用,因而系统的杂乱性不断添加,功率密度要求也越来越高。消费类产品商场改变多端,更快产品上市时刻的要求选用简化电路的规划。
此外,尽管RoHS指令现已在2006年7月1日施行,迄今为止还没有区别元器材是否含有某些物质的通用规范。本年3月,我国《电子信息产品污染操控办理办法》标志着我国RoHS开端全面施行,以推动我国的绿色制作工业。
我国电源办理商场的应战和机会
除了需求面临上述应战,整个职业还必须迎候电源技能拐点的应战。电源办理计划的杂乱程度正在不断进步,因而总有一天现在的处理计划将无法满意对电源办理的要求。以PC为例,一方面CPU频率正在节节上升,另一方面,电流不断添加和电压却在不断下降。而可供挑选的其他计划,无论是电扇仍是液态冷却,都会使本钱大幅度上升,还会下降功率。CPU功耗的进步也使电源办理计划变得越来越贵重。PC、手机、笔记本电脑、便携式播放器及其他途径上的状况也大致如此。
未来几年,模仿产品范畴的首要添加动力将体现在各种稳压器、PC主板用电源IC、模仿开关、80%以上的能效电源转化处理计划和高频运算放大器等。可是,以上一切要素的推动力越强,选用传统拓扑结构来满意系统要求的可行性就越低;规划工程师需求面临更快上市时刻的要求,因而无法运用一些新式办法所带来的优点。
走运的是,业界有像安森美半导体这样的致力于电源办理模仿器材和分立器材的半导体厂商。他们可认为PC、笔记本电脑、游戏机和手机等高添加数字消费电子产品供给最佳系统功率和完好的电源办理处理计划。这也为OEM厂商供给了开发高电源能效、低待机能耗、契合世界各地节能环保规范和规范,一起满意今日和未来消费电子产品的高能效电源要求。
安森美半导体抢先的电源办理技能
作为中标认证中心颁发“我国节能认证合作伙伴”的芯片厂商,安森美半导体在开发产品技能方面一贯以节能降耗、进步电源能效为己任。公司开发适用于大多数高添加数字消费电子产品的完好的电源处理计划。
到现在为止,该公司现已推出了多款GreenPoint高效电源处理计划参阅规划,别离适用于契合80 PLUS的ATX电源、CRT电视机电源、液晶电视电源、笔记本电脑和显示器电源、台式打印机和游戏机电源。为了完成高效的电源办理,安森美半导体不断开发包含一切电源能效范畴的处理计划,其主攻的三个范畴是:耗费最多电能的作业状况的器材能效、搁置(大多数时刻)时的器材待机能耗,以及进步电网功率的PFC技能。
(一)reenPoint处理计划
CRT电视机和平板液晶电视机电源GreenPoint参阅规划能够供给低于1W的待机能耗,包含了电源的一切功用模块,契合低待机能耗的国际规范。用于液晶电视和显示器、笔记本电脑和其他消费电子产品的60 W电源适配器参阅规划不只可满意待机和作业形式能效规范,简化繁复的规划,并且是高性价比的处理计划。它包含电源适配器的一切功用模块,可完成低待机能耗,且契合CEC、美国动力之星及欧洲COC(Code of Conduct)的要求。该规划可供给88%的能效,在待机形式下功耗小于250mW,进一步节省电能(适配器大多数时刻均处于待机形式),而现在大多数60W适配器的待机能耗均为750mW。
近期推出的300W GreenPoint ATX电源参阅规划在高电压输入时能够到达86.5%的满载高能效,不只远高于商场上常见ATX电源70%的能效,更高于“80 PLUS”计划要求,更挨近核算工业气候解救举动(CSCI)安排提出的到2011年完成满载下87%能效的要求。
用于台式打印机的40W电源GreenPoint参阅规划(图1),有助于工程师快速推出能够供给低动态功耗与低待机能耗的电源适配器。在输出功率介于5~40W时,该参阅规划能够供给超越83%的作业形式电源功率,在空载时更可到达小于150mW的待机能耗,现在常用的40W打印机在类似状况下的功耗为450mW。该规划选用的频率回走技能能够使电源在轻载状况下坚持高能效,例如当输出功率在0.5~2W时,能效会在66%到79%间改变,这些特性使这个GreenPoint参阅规划能够契合从动力之星到欧洲高能效电器安排(GEEA),以及美国1W待机能耗总统令和日本Eco标章计划的最苛刻要求。
图1 安森美半导体40W打印机电源GreenPoint参阅规划
新推出的40W参阅规划能够在瞬间到达80W的峰值输出,这项功用特别适宜打印机运用,还可在整个88到265V沟通输入电压规模内完成低于100W的功率过载维护,以契合约束电源(LPS)测验。此外,该规划运用比具有类似能效的40W电源适配器中更小的大容量电容,可有用节省电路板空间和全系统统本钱。
这个参阅规划的要害器材是NCP1351,这是一款针对低功耗离线反激开关电源(SMPS)规划的电流形式操控器。它选用固定峰值电流技能(固定Ton),能够在负载变低时下降开关频率。因而,选用NCP1351的电源天然能够供给杰出的待机(空载)能耗,一起也能够在其他负载状况下到达最佳的能效体现。当频率下降时,峰值电流会逐步下降到最大峰值的约30%,以避免变压器发生机械振动,因而能够大幅度下降发生可听见噪声的危险,并坚持杰出的待机能耗体现。
外部可调整定时器可不断检测反应动作,并在短路或过载时供给电源维护。在定时器超不时,NCP1351A和NCP1351C可中止开关动作并坚持在确定状况;NCP1351B和NCP1351D则会测验重新发动,NCP1351C和NCP1351D具有双过电流维护,更适宜需求较大瞬变输出功率如打印机的运用;器材内部结构具有了能够到达最低可用发动电流的优化计划,而这正是规划低待机能耗电源的要害参数。负电流检测技能则能够将开关噪声对操控器作业的影响降到最低,一起让运用者挑选电流检测电阻上的最高峰值电压,对运用的功耗进行优化。
(二)功率因数校对处理计划
下降谐波的PFC才能能够集成在许多电源规划傍边。可是规划人员在满意一些认证要求及其客户希望的本钱时,一般需求面临集成适宜PFC段的难度。许多新的PFC拓扑结构和元件的呈现,有助于规划人员优化规划以满意给定运用的需求,还能够最大极限地下降规划人员满意认证要求的难度。这种办法能够经过简化首要功率转化级的规划和不运用常见的波段开关和坚持电容器等元件而取得更多的优点。
上一年,安森美半导体就推出了两款PFC操控器NCP1653和NCP1601,两款器材是为输入功率在75W至几千瓦的电源规划的,适用于电视机、平板显示器、台式电脑和笔记本适配器开关电源、离线电池充电器,以及电冰箱、洗衣机和干衣机等白色家电中的功率要素校对运用。
本年,该公司又扩展了四款PFC操控器,适用于照明、电源适配器、ATX电源、平板电视和其他电源运用,可促进契合全球新式动力功率和功率因数规范的高效电源开发。
其间的NCP1605是一款强化型高电压和高功率待机形式PFC制器,选用定频(Fixed Frequency)非接连导电形式(DCM,Discontinuous Conduction Mode)或临界导电形式(CRM,Critical Conduction Mode)作业。该器材集成了构建安定PFC段电路的一切功用,能够选用PFC主控端办法作业,确保电源的第二段电路只要在安全状况下才会发动。别的,它还集成了跳周期才能,可将待机能耗降到最低及进步轻载能效。
图2 强化型高电压和高功率待机形式PFC制器NCP1605
NCP1606是一个CRM PFC操控器,适用于电子镇流器预先转化、沟通电适配器和平板电视以及其他中低功率的300W离线转化器运用。该器材集成了可调整的过压维护和内置欠压维护功用。NCP1606A和NCP1606B是彻底兼容业界规范器材脚位的直接替代挑选,其间NCP1606B可经过更小过压维护电流和更低的电流检测临界值进一步下降功耗。
NCP1654和NCP1655是接连导电形式PFC操控器,可操控定频形式的功率转化开关导通时刻,一起集成了高度安全性的维护功用,如输入欠压维护,可将完成电路所需的外部器材数降到最少。NCP1654脚位彻底兼容业界规范器材。
以上这些可供完成PFC运用的器材有助于规划人员为其运用试验和挑选最佳的办法。易于运用的规划东西可加快规划进展并减小规划难度。跟着能量认证规范在全球的敏捷推动,PFC电路将继续渗透进越来越多的系统。
(三)规范产品与IC左右开弓
电子系统越来越杂乱,需求包含多样的半导体器材。因而,除了上述的GreenPoint等电源处理计划,安森美半导体还供给规范产品,包含时钟和电路维护等,有助于客户处理与功率和系统有关的问题。
时钟运用的规模十分广泛,并且在不断扩大。联网/通讯(基站、路由器/交换机)、消费类/无线电子产品(机顶盒/DVR、数字TV/LCD、游戏、便携式PDA/手机/媒体播放器)、核算机(笔记本/PC、服务器/作业站)等等,都离不开时钟产品。安森美半导体能够供给多种时钟宣布产品,包含发生时钟信号及其导数的PLL放大器和分压器。
在高能运用、中型能量运用和低能/高压运用几个方面,安森美半导体也有不同的处理计划。晶闸管TSPD是功率最高的硅芯片转化器材,雷击时可将最低胁迫电压以100倍安培电流接地。这种器材正在替代大多数新式PABX和电信交换机中的GDT。TVS二极管可供给最低的胁迫电压,且不会下降服务水准,是抵挡雷电及电感负载转化引起的瞬变电压导致的核算机网络、工厂自动化设备、数据网络及车载电子系统故障的最佳挑选。电容极低的齐纳二极管ESD维护器材适用于高数据速率维护,还以消费类电子产品价位供给了最低箝制电压。能够避免人体发生的ESD及耦合雷%&&&&&%对个人文娱及信息系统发生危害。
安森美半导体的NP系列TSPD可运用电信/宽带接入网络,避免杂乱而灵敏的%&&&&&%遭到瞬变电压的要挟,有利于环境较少受控的长途设备以及密度增大的板卡的维护。
今日,分立器材在不能集成的功用方面依然起着要害效果,例如有用的ESD维护就不能彻底集成到CMOS芯片中。安森美半导体的ESD二极管与多层可变电阻比较,具有更好的箝制功能、更低的走漏和更长的运用寿命。
(四)专业的规划团队与高效的供给链办理
为了愈加靠近客户,近几年安森美半导体依据客户的不同需求相继在世界各地树立了处理计划工程中心(SEC),协助他们开发新产品,而每个SEC都有不同的焦点,如首尔的聚集在无线产品电源计划;台北和波特兰的则偏重核算机和电源运用;San Jose的专心消费类和无线。本年,该公司打算在慕尼黑、芝加哥和我国树立SEC。这些SEC为客户供给启匙计划,运用先进的途径加快客户开发各种高功能产品的进程。
除了应对工程技能方面的应战,半导体厂商还需求处理客户产线搬运、商场全球化、树立新的供给链系统等问题。2006年,安森美半导体付运了300多亿颗芯片,触及产品15,000余种。假如没有一个强壮的物流/供给链办理系统,要完成这样的成绩是不可思议的。安森美半导体已树立起一个后台运转且彻底兼容的供给链系统来处理供给平衡的问题。即便客户需求最新的产品,该公司彻底能够供给不含铅的产品。
选用这样的供给链系统不只能够节省运营本钱,更重要的是在对客户的继续出产、添加产值方面能够起到活跃的效果,确保为客户想要的时刻、地址和途径供货,这对我国商场特别重要。
总结
作为业界抢先的厂商,安森美半导体抢先的电源办理技能可协助企业简化产品规划、加快产品上市,然后进步企业本身的竞争力。更为重要的是,安森美半导体供给的处理计划为企业开宣布高效节能、环保清洁的优质产品奠定了根底。