电源技术问答整理，你值得收藏！

通常来说电源转换 IC 而言，一个日益增强的趋势是，提供多输出器件，例如 6 到 8 个通道，而且所有通道都是同步降压型转换器，以在很宽的电流范围内实现高效率转换，同时以高于 2MHz 的开关频率工作，以保持尽可能小的外部组件尺寸和解决方案占板面积。下面是小编总结的一些电源方面的问题。

1. 面对越来越严格的能效等级，电源半导体产品的主体发展趋势和市场需求是什么?

As the requirements imposed on energy efficiency ratings become increasingly stricter, what are the general development trends and market demands for power semiconductor products?

答 1：今天电源产品制造商面临的两大挑战也许是：在产品寿命期内降低系统的总体拥有成本;就功耗而言使系统更经济，即提高工作效率以使系统更“绿色”。尽管电源管理对新式电子系统的可靠工作至关重要，但是在今天的系统中，稳压器也许是仍然存在的最后“盲点”之一，人们没有办法直接配置或监视关键电源系统工作参数。因此，电源设计师一直被迫使用一大堆混在在一起的排序器、微控制器和电压监察器，以设定基本稳压器的启动和安全功能。数字可编程 DC/DC 转换器已经上市很多年了，特别是具备 VID 输出电压控制的 VRM 内核电源。不过，直接从稳压器监视工作状态信息的能力一直缺失，尤其是直接监视实时电流的能力。

使用标准串行数字总线 (例如 I2C) 可与数字 DC/DC 转换器实现简单和高效率的通信，PMBus 等新出现的标准方便了组件互操作性的实现。重要的稳压器参数 (包括启动特性和定时、输出电压和电流限制、裕度调节规格、以及过压和欠压监控限制) 都能以数字方式直接设定，而不用电阻器和耗费空间的排序及监视产品来设定。此外，诸如温度以及输入和输出电压及电流等关键工作参数可以得到常规监视，并用来优化系统性能和可靠性。

2. 从目前的技术发展来看，如何提升系统级电源产品的整体工作效率? 如何通过核心器件实现电源系统的高效率工作提升电源效率最大的难点在哪里?

On the basis of present technology development, in which ways can the overall efficiency of system power products be improved? How can the high efficiency of power system be achieved via core devices? What is the biggest obstacle to improving power efficiency?

答 2：系统设计师需要克服的一个重大障碍是，器件处于低功率或备用模式时的功耗，因为这时仍然从电池或电源插座吸取电流。因此，自上世纪 90 年代早期开始，凌力尔特一直生产同时具备高效率转换和低静态电流的电源管理 IC。通过采用新的设计方法，以在电源管理和转换 IC 中，在负载电流很大时实现高效率转换，我们可以应对这一挑战。同时，当这些 IC 置于备用或停机模式时，很多新的电源转换产品也具备了较低的静态电流，以便设计师能非常容易地发现合适的产品，以使其最终系统能更加环保。

凌力尔特在很多电源管理 IC 中采用了已获专利的突发模式 (Burst Mode) 技术。这种技术最大限度地减小了 IC 本身在备用模式时所需的电流。在很多情况下，这种备用静态电流低至 2.5uA。

3. 面对要求不断严格的能效等级，如何看待目前的数字电源管理和传统的模拟电源管理技术的市场前景和各自的优势?

How should we interpret the market prospects and respective advantages of current digital power management technologies and traditional analog power management technologies as the requirements imposed on energy efficiency ratings become increasingly stricter?

答 3：如果数字电源设计正确，就可以降低数据中心能耗、加快产品上市、具备卓越的稳定性和瞬态响应、并在诸如网络设备中提高系统总体可靠性。

网络设备的系统设计师需要提高系统的数据吞吐量和性能，并增加功能。同时，还有一种压力，就是降低系统总体功耗。数据中心面临的挑战是，通过重新安排工作流程，并将作业转移到未得到充分利用的服务器上以使其他服务器能停机，来降低总体功耗。为了满足这些要求，有必要知道最终用户设备的功耗。恰当设计的数字电源管理系统可向用户提供功耗数据，允许做出智能能源管理决策。

此外，数字电源系统管理的一个主要好处是，设计成本降低，且产品能更快上市。采用一种具直观图形用户界面 (GUI) 的综合开发环境可高效地开发复杂的多电源轨系统。另外，此类系统还可通过该 GUI 实现变更 (取代了“白线”安装焊接法)，从而简化了线路内测试 (ICT) 和电路板调试。另一个好处是，由于有实时遥测数据可用，所以有可能预测电源系统故障，并采取预防措施。也许最重要的是，具备数字管理功能的 DC/DC 转换器使设计师能开发“绿色”电源系统，在负载点、电路板、支架甚至安装阶段，以最低限度的能源使用量，达到目标性能 (计算速度、数据传输速率等)，从而在产品的寿命期内，降低基础设施成本和总体拥有成本。

凌力尔特的 LTC3880 是一款双输出同步降压型 DC/DC 电流模式控制器，具备集成的电源 FET 栅极驱动器以及可通过基于 I2C 的 PMBus 使用的全面电源管理功能。该产品的高精度基准和温度补偿型模拟电流模式控制环路可提供 ±0.5% 的 DC 准确度、简易型补偿 (可独立于操作条件进行校准)、逐周期电流限制、快速和准确的均流、以及针对电压和负载瞬变的卓越响应性能，并且没有采用“数字”控制之产品所常见的任何 ADC 量化关联误差。LTC3880 采用 16 位数据采集系统，提供输入和输出电压及电流、占空比以及温度的数字回读。该器件还具备故障记录功能，该功能通过一个中断标记和一个存储了故障前瞬间转换器工作状态的“黑匣子”记录器来实现。通过凌力尔特的 LTpowerPlay™ 开发软件和 GUI 接口，多轨系统的开发就更加方便了。

4 电源产品是个技术发展相对平稳和缓慢的行业，您认为最近有哪些创新性的技术可以给未来电源市场带来重要的变化，或者说，哪些技术将改变电源应用的格局?

Power product is an industry of relatively steady and slow technology development, from your point of view, which recent innovative technologies can bring critical changes to the future power market? In other words, which technologies will transform the layout of power applications?

答 4：目前在电源管理领域有很多热点技术，而新技术的一个典型例子是来自可替代能源领域。显然，任何专注于应对这一领域的电源管理产品都将有极大的增长潜力。

因此，凌力尔特最近推出了能量收集产品系列，以专门服务于这个新市场。这些产品方便了环境能源非常少量的收集和管理，使该能源能用来执行各种功能，例如监视大楼中的 HVAC 系统，从而使能源利用效率更高。客户的积极响应令我们吃惊，他们已经开发了很多新的产品理念，如果没有我们的产品，这些理念是不可能出现的。因此我们认为，我们的产品未来在这一不断演变的市场上有着极大的潜力。因此，我们将继续开发和推出专门针对这一市场的产品。

在我们周围存在着许许多多的环境能量，能量收集的传统方法一直是借助太阳能电池板和风力发电机。不过，新的收集手段允许我们利用各种各样的环境能量源来产生电能。此外，重要之处并非电路的能量转换效率，而是更多地在于可为其供电的“平均收集”能量值。例如：热电发生器可将热量转换为电力、压电元件可转换机械振动、光伏元件用于转换阳光 (或任何光子源)、而流电元件则可从湿气实现能量转换。这使得能够给远程传感器供电或对电能存储器件 (例如：电容器或薄膜电池) 进行充电，从而可为微处理器或发送器实施远程供电，而无需使用本地电源。这反过来又为将凌力尔特的能量收集产品用作潜在的解决方案带来了机会。

可替代能源带来了很多机会，其中一个非常典型的例子是太阳能供电的电子设备市场。随着各公司不断寻求降低能耗的方式，该市场也在持续增长。例如，我们来看一下智能电表。这类电表用在智能电网上，希望由环境能源供电，以降低工作所需的能源成本。一个可行和充足的能源是太阳能。不过，因为太阳能是易变和不可靠的，几乎所有太阳能供电的设备都具备可再充电电池。因此，一个重要的目标是，抽取尽可能多的太阳能以给这些电池快速充电，并保持它们的充电状态，以在没有太阳可用时将电池用作能源。

5 不断提升的能效等级，特别是白金甚至钛金牌电源的出现，对电源设计提出哪些更多的要求，除了半导体核心器件在性能上需要进行改进之外，在电源设计中还有哪些地方可以帮助设计者设计更高效的电源?

What kind of additional requirements have the increasingly enhanced energy efficiency ratings, especially the emergence of platinum-level and titanium-level power efficiency, imposed upon power design? In addition to performance improvement needed for core semiconductor devices, what other efforts should be made in power design to help designers develop more efficient power?

答 5：有很多已有和新出现的标准在促进电源性能方面的创新。一个明显的例子是能源之星 (EnergyStar)，该标准针对家中或办公室内始终插入电源的设备。为了达到这个标准的要求，电源连接到 AC 电源插座时，必须仅抽取不到 500mW 的功率。另一个例子是欧洲政府出台针对新建筑物的法规，强制要求实现更低功耗。这些法规要求，与以前建造的旧建筑物相比，新建筑物的总体功耗必须低 30%。这就给电源制造商带来了很多挑战，要求他们寻找新和创造性的方式以降低产品在正常工作模式和备用模式时的功耗。

6 对于电源整体设计来说，贵公司是否有相应的完整解决方案帮助设计者快速设计符合要求的电源产品，在满足白金甚至钛金级电源效率的要求方面，贵公司有哪些新技术和新产品提供给开发者?

For overall power design, does your company have the corresponding comprehensive solutions to help designers quickly design power products meeting their requirements? To reach platinum-level and titanium-level power efficiency, which new technologies and products do you provide for developers?

答 6：见答 4。

7 现在越来越多的便携设备在加大对性能需求的同时，对电源功耗提出了更高的要求，如智能手机、平板电脑等，针对这方面的需求，您认为未来便携电源产品设计的主要发展需求和发展难点在哪里?

Today, more and more portable devices such as smart phones and tablets have higher requirements for power consumption while increasing requirements for performance. In this regard, what are the main development demands and difficulties for the future portable power product design?

答 7：就便携式产品的设计而言，存在很多系统设计师必须克服的关键问题。然而，最重要的问题之一，是怎样让热量从设备中散发出来，因为这类设备没有风扇用来实现冷却。因此，这类产品内部使用的电源转换 IC 必须是热效率非常高的，因为电源转换效率欠佳会产生热量。这种热量是在能量传递过程中于稳压器中损失的功率产生的。此外，在很多便携式设备内部，用于实现冷却的空气流动有限，散热器也受到限制，因为这类产品本身的尺寸和可用空间有限。这导致在小型、紧凑的外形中，装入的是密集排列的印刷电路板。因此，将热量排出产品的途径有限。这种热量就等于工作环境温度的上升，这又可能对产品的可靠性产生不利影响。

DC/DC 转换器的转换效率可以按照输出功率除以输入功率计算，或者换一种方式，按照负载功率除以输入功率计算。在电源转换过程中产生热量所导致的结果是，系统设计师必须仔细考虑应该使用什么类型的稳压器。因此，在很多制造商中出现的一种常见的趋势是，采用开关稳压器而不是更简单的线性低压差稳压器，因为开关稳压器可以更高的效率工作。

在几乎任何类型的电池供电便携式设备中都需要多个电压轨，这种情况非常常见。这些轨包括多个微处理器轨和大量特别功能电压轨。因此，对提供必要功率的电池需求已经极大地增加了。不过，电池的外形尺寸一直保持相对较小，而且功率密度仅实现了适度增加。结果，在几乎任何手持便携式设备中，电池运行时间和良好的热量管理都成为了非常重要的卖点。这导致需要非常紧凑和高效率的多输出同步降压型转换器。

同步降压型转换器与传统线性稳压器相比，已经在电池运行时间上有了极大改进。此外，这类转换器提供 96% 左右的效率，几乎无需任何散热器。