飛兆半導體中國區(qū)銷售總監(jiān)王劍介紹，功率管理IC用于多種消費產(chǎn)品和計算應用的各種功率轉(zhuǎn)換和分配電路中，包括手機、汽車電子和工業(yè)等應用。近期，人們將功率管理IC嵌入在超便攜設備、手機和膝上型電腦的智能功率管理IC中，這項集成是通過改進制造工藝和設計技術來實現(xiàn)的。功率管理IC的另一項功能是照明管理。最近推出的高效率白光LED為消費產(chǎn)品、計算產(chǎn)品和手機提供了新型照明單元，可以實現(xiàn)從簡單的功率管理到調(diào)光、智能驅(qū)動、接口和保護功能的多種功能(如OTP、OVP、OCP、反向電池電流保護等)。

　　談及挑戰(zhàn)，國際整流器公司亞太區(qū)銷售副總裁潘大偉看到，受氣候變化、能源安全與成本、全球經(jīng)濟發(fā)展和人口增長等問題的影響，大眾關心的焦點轉(zhuǎn)移到了能效上。尤其是在家用電器市場內(nèi)，新法規(guī)、標簽計劃和對更高性能的需求促使制造商利用永磁變速驅(qū)動器取代采用AC感應或者有刷DC電機的機電驅(qū)動系統(tǒng)。然而，電子控制單元的設計很復雜，并且涉及3個方面 - 數(shù)字、模擬和功率級。同時，設計者必須以較低的成本為大批量電器市場實現(xiàn)高性能?！　?/p>

           

　　注重系統(tǒng)級的電源設計

　　從市場角度來看，消費者期望更高的系統(tǒng)效率。這意味著對整機輕載和待機功耗的關注度越來越高，也更加注重系統(tǒng)級電源管理。Maxim戰(zhàn)略市場應用經(jīng)理Jon Day表示，在現(xiàn)有半導體技術基礎上，芯片本身的效率仍在增長，但增幅較緩。而對效率的大幅提升需要依靠電源子系統(tǒng)的遠端控制。使得用戶可以針對整體的系統(tǒng)負載進行優(yōu)化，設計出尺寸越來越小、效率越來越高的電源。

　　ADI公司電源管理部門市場工程師張潔萍補充了另外一些變化，電源管理技術供應商已不僅僅局限在電源技術本身，同時更多地關注系統(tǒng)信號鏈的把握和系統(tǒng)的應用。在系統(tǒng)的角度，通過器件帶有的特性提升整體工作效率。比如,電源器件通過檢測系統(tǒng)的工作狀態(tài)，如動態(tài)的調(diào)節(jié)輸出電壓來達到效率優(yōu)化的目的。另外，隨著系統(tǒng)容量的不斷擴充及空間的考量，電源的通道數(shù)有所增加，電源器件通過檢測輸出功率，調(diào)節(jié)輸出通道的開通與關斷來達到提升系統(tǒng)效率的目的。從工藝角度來看，功率器件工藝的改進是提高效率的關鍵。

　　電源產(chǎn)品制造商面臨的兩大挑戰(zhàn)也許是：在產(chǎn)品壽命期內(nèi)降低系統(tǒng)的總體擁有成本;就功耗而言使系統(tǒng)更經(jīng)濟，即提高工作效率以使系統(tǒng)更“綠色”。 凌力爾特電源產(chǎn)品部產(chǎn)品市場總監(jiān)Tony Armstrong介紹，盡管電源管理對新式電子系統(tǒng)的可靠工作至關重要，但是在今天的系統(tǒng)中，穩(wěn)壓器也許是仍然存在的最后“盲點”之一，人們沒有辦法直接配置或監(jiān)視關鍵電源系統(tǒng)工作參數(shù)。因此，電源設計師一直被迫使用一大堆混在在一起的排序器、微控制器和電壓監(jiān)察器，以設定基本穩(wěn)壓器的啟動和安全功能。數(shù)字可編程 DC/DC 轉(zhuǎn)換器已經(jīng)上市很多年了，特別是具備 VID 輸出電壓控制的 VRM 內(nèi)核電源。不過，直接從穩(wěn)壓器監(jiān)視工作狀態(tài)信息的能力一直缺失，尤其是直接監(jiān)視實時電流的能力。

　　使用標準串行數(shù)字總線 (例如 I2C) 可與數(shù)字 DC/DC 轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)簡單和高效率的通信，PMBus 等新出現(xiàn)的標準方便了組件互操作性的實現(xiàn)。重要的穩(wěn)壓器參數(shù) (包括啟動特性和定時、輸出電壓和電流限制、裕度調(diào)節(jié)規(guī)格、以及過壓和欠壓監(jiān)控限制) 都能以數(shù)字方式直接設定，而不用電阻器和耗費空間的排序及監(jiān)視產(chǎn)品來設定。此外，諸如溫度以及輸入和輸出電壓及電流等關鍵工作參數(shù)可以得到常規(guī)監(jiān)視，并用來優(yōu)化系統(tǒng)性能和可靠性。

　　Tony Armstrong特別強調(diào)，系統(tǒng)設計師需要克服的一個重大障礙是，器件處于低功率或備用模式時的功耗，因為這時仍然從電池或電源插座吸取電流。因此，自上世紀 90 年代早期開始，凌力爾特一直生產(chǎn)同時具備高效率轉(zhuǎn)換和低靜態(tài)電流的電源管理 IC。通過采用新的設計方法，以在電源管理和轉(zhuǎn)換 IC 中，在負載電流很大時實現(xiàn)高效率轉(zhuǎn)換，我們可以應對這一挑戰(zhàn)。同時，當這些 IC 置于備用或停機模式時，很多新的電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)品也具備了較低的靜態(tài)電流，以便設計師能非常容易地發(fā)現(xiàn)合適的產(chǎn)品，以使其最終系統(tǒng)能更加環(huán)保。

　　便攜電源設計挑戰(zhàn)

　　便攜產(chǎn)品本來就是對電源管理非?？量痰男袠I(yè)，隨著便攜設備越來越普及，對便攜設備的電源設計能效要求也越來越強烈，并成為電源設計的主戰(zhàn)場。

　　便攜式產(chǎn)品集成的功能越來越多，集功能娛樂于一體。對于便攜電源產(chǎn)品，由于空間的限制，要求芯片級產(chǎn)品具有更小的體積，更高的集成度，更少的外圍器件。這就意味著電源管理IC要應對電池使用時間、高集成性、可靠性、外形因子以及成本等方面的挑戰(zhàn)。而目前，張潔萍認為便攜式移動設備的電源管理系統(tǒng)還是存在一些技術上的難題，主要體現(xiàn)在：

　　1. 電源管理系統(tǒng)中最根本的問題：如何提高電源效率。

　　2. 平衡效率與尺寸：提高頻率可以使用較小的電感，這樣可以有效的減少PCB面積。但提高頻率的同時，也會降低系統(tǒng)的效率，所以在工作頻率和PCB面積間需要找到一個合理的平衡點。

　　3. RF和音頻線路則要求電源管理系統(tǒng)具有更低的噪音和更高的隔離。

　　就便攜式產(chǎn)品的設計而言，除了上面所列的存在很多系統(tǒng)設計師必須克服的關鍵問題。Tony Armstrong認為還有一個最重要的問題是怎樣讓熱量從設備中散發(fā)出來，因為這類設備沒有風扇用來實現(xiàn)冷卻。因此，這類產(chǎn)品內(nèi)部使用的電源轉(zhuǎn)換 IC 必須是熱效率非常高的，因為電源轉(zhuǎn)換效率欠佳會產(chǎn)生熱量。這種熱量是在能量傳遞過程中于穩(wěn)壓器中損失的功率產(chǎn)生的。此外，在很多便攜式設備內(nèi)部，用于實現(xiàn)冷卻的空氣流動有限，散熱器也受到限制，因為這類產(chǎn)品本身的尺寸和可用空間有限。這導致在小型、緊湊的外形中，裝入的是密集排列的印刷電路板。因此，將熱量排出產(chǎn)品的途徑有限。這種熱量就等于工作環(huán)境溫度的上升，這又可能對產(chǎn)品的可靠性產(chǎn)生不利影響。