在物聯網(IoT)時代,電子裝置的數量正呈爆發式成長。在目前的熱門話題中,無論是人工智慧(AI)還是擴增實境(AR)和虛擬實境(VR)系統,它們的發展都有賴於大量的資料傳輸和處理。這些功能的實現都離不開電源供電。無論是資料傳輸還是資料處理,電源的能效水準至關重要,有時是出於簡單的經濟考慮,有時則是受到強制性法規的約束。

汽車電子必須滿足長期可靠性要求

目前,汽車和家電這兩大終端市場備受看好。對於汽車市場,業界一致認為,隨著越來越多的汽車公司將混合動力車(HEV)和純電動車(EV)推向市場,汽車市場的成長態勢將愈發強勁。根據《美國汽車新聞·中國》(Auto motive News China) 2018年9月份的報導,中國擁有高速公路輕型插電式汽車的最大保有量,國產乘用車達到近200萬輛。另據國際能源署(IEA)的統計資料,中國在插電式電動巴士的部署方面處於領先地位。全球其他國家和地區的汽車產業也在蓬勃發展之中。因此,這是我們進入汽車市場的大好時機。

PI總裁兼執行長Balu Balakrishnan PI總裁兼執行長Balu Balakrishnan

然而,汽車電子要求嚴格,例如閘極驅動器需要通過AEC-Q100 Grade 1標準認證。汽車廠商要求為EV和HEV應用提供安全和高度整合的解決方案,包括主逆變器、致動斬波器、DC-DC電池轉換器以及AC-DC車載電池充電器設計。基於光耦的驅動器解決方案往往難以滿足汽車和工業應用的長期可靠性需求。為此,Power Integrations (PI)開發出FluxLink磁耦合技術,它允許透過堅固可靠的同質絕緣材料以磁隔離方式進行資料傳輸。這種技術將驅動器的安全性和絕緣安全性提高至一個新的水準。

家電產品將普遍採用BLDC設計

針對家電市場,業界普遍看好無刷直流馬達(BLDC)應用,其在冰箱壓縮機、暖通空調系統風扇以及其他家用和輕型商用泵、風扇和風機中將會普遍採用。我們重新審視了迅猛成長的BLDC市場所面臨的挑戰,以及全球範圍內日益嚴格的節能標準和法規,並推出了可實現節能的創新解決方案。

可程式電源轉換滿足快充需求

智慧行動裝置廠商對快速充電技術需求也非常迫切。因此充電器必須具有更大功率,而這所面臨的挑戰是如何因應更多熱量的產生。設計者已經採用多種方式來消除此類熱量——散熱片、風扇以及其他冷卻器等,但最佳的方法是根本就不產生熱量。提高效率是唯一的實現方式,設計者明白,看似微小的效率提升,比如從92%增加至94%,卻能實現25%的損耗降低。對於所有應用而言,這都非常有助於保持系統冷卻和正常運行。

另外,數位電源目前非常流行,業界有兩種重要的數位控制方案。第一種是使用真正數位式的迴路來實現對功率輸出的精確控制,以及對負載變化的快速回應。第二種情況是AC-DC電源轉換市場正經歷快速的轉變,系統設計者需要一種能適應各種快充協議的可程式設定開關電源解決方案,其中包括近期制定完成的USB PD 3.0+PPS規範,它要求對電壓進行極為精確的調整。我們也相應地開發出可程式設定的電源轉換IC,讓工程師能在較寬的範圍內精確控制電源的輸出電壓及電流。這樣的設計對於需要小量生產的專業應用設計者而言也非常有用,讓他們能使用軟體在生產或在安裝過程中輕鬆地對輸出規格進行配置,從而滿足不同應用的電源需要。

總結

電源管理是由微處理器和其他IC的不同指標來衡量的。摩爾定律認為電晶體的數目每隔18個月就會增加一倍。電源管理與每mm2的電晶體數目無關,它關注的是效率。如今的IC效率達到93~94%的水準,已不可能在此基礎上繼續翻倍!電源管理的重點在於如何降低損耗,雖然效率達到100%愈加困難,但一直都是未來的研發目標。