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2022-04-28 12:00

快来get能为你减少工作量的电源管理

作为电源和电池充电器的骨干,电源管理电路是实现便携式电子设备快速发展的一个重要因素;在提升效率的同时,让生活更加便捷。
“设备”一词往往让人联想到工厂车间,实际上,诸如电机、机器人和中央控制系统等工业应用也是电源创新的重要领域。目前,的各个行业都在经历智能自动化转型,这次转型的到来如此之快,以至于一些人将其称为“第四次工业革命”(前三次分别为蒸汽机、大规模生产和早期自动化)或工业4.0。在这次转型中,所谓的“智能工厂”起到了决定性作用,它代表了更高的机器智能性和更强的系统通信能力。智能工厂的首要目标是通过使用更少的能量实现更多的功能,提高生产力,并降低成本。


为了持续满足未来更高的功效需求,技术开发人员必须在减小尺寸、保持可靠性和控制成本的同时,提高集成电路的性能。为满足这些要求,我们需要对制造工艺、片上组件、电路设计和封装进行创新。能够吸引设备开发者以及能加快增强型电源技术的推广应用的是提供具有深度硬件和软件设计支持的集成一体化解决方案。
近几年,开关模式电源(SMPS)在电力转换领域逐渐发展壮大,其原因在于其固有效率高于传统电源设计。但是,不断完善 SMPS设计是一项永不止息的艺术。这些电源在高频时产生电流,但必须防止这些高频流入系统,并且避免其流回电源。另外,电源中的敏感元器件的运行容易受到内部阻抗和周围组件的影响。由于上述原因,SMPS解决方案尽可能地将系统集成,从而帮助降低电源设计的复杂性,并且减少制造成本。如果这个解决方案能够将小外形尺寸隔离与功率电路包含在内,那么效果会更好,其原因是它有效将系统屏蔽于外界干扰,并且防止高频从系统内部迁移到线路上。
制造工艺技术不断地提高SMPS和其他电源设计中所使用的硅芯片的电压和频率处理能力。新型高压电源的一项重要要求是重新调节尺寸,使其能够封装在终端设备内的电路板上。单芯片和MCM集成面临的一个巨大挑战就是如何进行隔离。传统电源使用变压器进行隔离,变压器是位于集成电路外部的庞大组件。然而,处于开发当中的全新的隔离方法将免除外部变压器,直接从芯片或MCM内部对系统进行隔离。为了用户安全和设备保护,这一点很重要,增强型隔离是系统正常运行所需基本隔离的2倍或者更多。随着这些提供隔离的集成方法在市面上不断出现,它们将对于节省空间的电源解决方案变得必不可少。
集成电源解决方案要求创新型单芯片和MCM封装,以应对高压运行产生的电气性能完整性和热应力要求。封装们必须了解的问题有:材料的类型、接合技术以及防止器件性能退化的保护方法。封装性能会由于高压至低压区域的电荷扩散、高电流密度造成的电迁移或者因此必须从封装中去除的热量而下降。由器件使用寿命内的热机械应力以及其他原因造成的破裂也会导致性能退化。高功率水平时上述问题会被放大,尤其是当集成电路被应用于工厂车间、汽车或其他恶劣环境时。
随着对更高效电源管理需求的不断增加,对创新技术解决方案的需求也在增加。提升效率有以下几种方式:开发利用替代能源、设计与制造功耗更低的设备以及优化和提升电力传输和转换技术。创新的集成电路技术在上述所有领域内发挥着决定性作用,在提供巨大节能潜力的应用中实现高压电力转换。

随着制造工艺,电路,隔离器、单芯片和MCM集成等组件以及封装的持续发展,电源管理半导体技术也将不断取得进步。设计还将从一体化解决方案中获益,减少设计SMPS和其他电源系统的工作量。





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