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節(jié)能環(huán)保已成為今天電源解決方案的發(fā)展主旋律。電源系統(tǒng)正面臨前所未有的挑戰(zhàn)：環(huán)境的惡化迫使人們不得不考慮采用更加清潔的替代能源；電子設(shè)備的發(fā)展也亟需提升現(xiàn)有電源系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率。通過提高電源系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率，優(yōu)化不同負載條件下的功耗以及采用新型綠色能源，可實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標。

　　空間受限的應(yīng)用以及散熱的挑戰(zhàn)

　　讓系統(tǒng)設(shè)計師煩擾的一個常見問題是應(yīng)采用單級轉(zhuǎn)換還是兩級或者更多級轉(zhuǎn)換，比方說從48V到1.xV，是轉(zhuǎn)換，還是從48V到12V中間總線架構(gòu)，然后再利用負載點（POL）轉(zhuǎn)換器從12V轉(zhuǎn)換到1.xV。具體采用何種架構(gòu)取決于很多因素，包括根據(jù)系統(tǒng)類型、采用的設(shè)計方法以及其他因素來決定。然而不管采用哪種架構(gòu)，電壓不斷下降的同時對電流有更高需求的應(yīng)用，持續(xù)推動著很多這類大功率系統(tǒng)的開發(fā)，并推動著對于電源IC技術(shù)的不斷改進�？傮w來說，在對電源轉(zhuǎn)換效率產(chǎn)生影響的前提下允許采用更高的開關(guān)頻率，還可以依靠降低開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗來提高電源效率性能。分立式電源設(shè)計是將傳統(tǒng)的電源模塊和分立元件一起放置在一塊印刷電路板上，由于外形尺寸的影響而導(dǎo)致電氣性能和熱性能均受到限制。因此，關(guān)鍵是提供一個完全集成并提高電氣和散熱性能的電源解決方案，同時又能給工程師提供一個易于使用和靈活編程的緊湊型方案。

　　Altera旗下Enpirion品牌的PowerSoC采用獨特的MEMS電感集成技術(shù)和EDMOS開關(guān)管集成技術(shù)，在實現(xiàn)高功率密度和更高效率性能的目標上大大前進了一步。其能夠滿足高性能、大功率空間受限電源設(shè)計面臨的巨大挑戰(zhàn)。

　　其實，大功率POL穩(wěn)壓器是空間受限電源設(shè)計的一個很好的例子。這種類型的電源在大型系統(tǒng)板上一般放在非�？拷⑻幚砥鳌PGA或者ASIC的地方，為這些器件提供全部所必需的功率。大型數(shù)字器件常常需要范圍為幾安培至100安培以上的電流。大型系統(tǒng)板常常需要幾個這樣的POL電源，因此為這些電源設(shè)計中的每一個分配空間帶來了挑戰(zhàn)。除此之外，系統(tǒng)板的背面常常是高度受限的，一般不適合電源設(shè)計。分立電源轉(zhuǎn)換器一般會利用系統(tǒng)板的兩面實現(xiàn)緊湊型設(shè)計，而傳統(tǒng)電源模塊設(shè)計由于其高度太高，將僅限于系統(tǒng)板正面。Altera新推出的一系列電源集成方案都實現(xiàn)更低的方案尺寸和器件高度，非常適合空間受限的大型功率應(yīng)用，例如可提供連續(xù)輸出電流30A的數(shù)字電源方案EM1130。該產(chǎn)品集成電感、開關(guān)MOSFET、控制器和補償回路，整體器件尺寸只有11mm×17mm，高度僅有5mm，整個方案整體的占位面積小于360mm2，并有進一步縮小方案尺寸的潛能。

　　圖1全集成的30A數(shù)字電源EM1130以及方案占位圖

　　另外一個引人注目的用于POLDC/DC轉(zhuǎn)換的IC是EC7401。該器件是一個4相同步降壓型開關(guān)控制器，具有跟蹤功能，用于驅(qū)動外部互補功率MOSFET。其具有MOSFETVDS檢測的恒定功率，電流模式架構(gòu)消除了對電流檢測電阻的需求，降低了成本并提高了工作效率。讓多個PowertrainET4040以異相工作，大限度地降低了由輸入電容器ESR引起的功率損耗和噪聲。EC7401+ET4040方案還極大地降低了輸入和輸出電源上的峰值輻射和傳導(dǎo)噪聲。這使符合國際EMI標準更加容易，100%占空比能力提供了低壓差工作性能。

　　由于在一個給定機箱內(nèi)的空間和冷卻受限，以及需要正確的電源跟蹤以改善系統(tǒng)可靠性等多種限制因素，用于大功率的POLDC/DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計工程師面臨很多挑戰(zhàn)。盡管市場上產(chǎn)品設(shè)計周期在日益縮短，因為Altera的PowerSoC系列產(chǎn)品易于使用，所以可以縮短產(chǎn)品從開發(fā)至上市的時間，并地降低了設(shè)計難度。

　　需要滿足更嚴苛的電氣性能

　　電氣系統(tǒng)節(jié)能在的勢頭正在增強，就產(chǎn)生和消耗而言，成本節(jié)省太具有吸引力了。迎接這一挑戰(zhàn)的是電源管理IC供應(yīng)商，他們正在采用新的設(shè)計方法，以在其產(chǎn)品中對數(shù)十安培負載電流實現(xiàn)高效率轉(zhuǎn)換。同時，他們還在IC置于備用或者停機模式的同時實現(xiàn)更低的靜態(tài)電流。

　　設(shè)計工程師需要應(yīng)對的挑戰(zhàn)是，滿足所有系統(tǒng)內(nèi)核中不斷增加的高性能DSP和ASIC電氣性能要求。主要性能問題包括電壓穩(wěn)壓、電流瞬態(tài)響應(yīng)和噪聲。

　　穩(wěn)壓和電流瞬態(tài)響應(yīng)密切相關(guān)。為了在解決方案尺寸越來越小且功耗越來越低的情況下獲得更高的性能，要使用所需電壓也不斷降低的更小晶體管工藝來制造數(shù)字半導(dǎo)體�，F(xiàn)在低于1V的內(nèi)核電壓要求將成為標準的電壓要求。除了低壓以外，對電壓容差的要求也越來越高。目前常用的標準是：線路（輸入電壓變化）、負載（負載電流微小變化）、時間、溫度和電流瞬變等造成的總電壓容差不超過3%。這樣，電源設(shè)計人員就只有30mV的電壓空間來滿足所有的數(shù)字系統(tǒng)要求。線路、負載、時間和溫度等DC參數(shù)還要占用大約一半（15mV）的容差預(yù)算。剩余的15mV則用于處理計算或數(shù)據(jù)傳輸負載帶來的突發(fā)電流變化（1個至3個時鐘周期）。容－源－電－子－網(wǎng)－為你提供技術(shù)支持

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