ot;display: block;">如今,能源問題已經(jīng)成為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的緊箍咒。為了擺脫這一羈絆,各國政府和各行業(yè)都采取了許多措施,包括制定了許多約束標(biāo)準(zhǔn),故近年來綠色節(jié)能一直是國際集成電路研討會(huì)暨展覽會(huì)(IIC)展會(huì)的主題之一,今年的第十三屆IIC上似乎仍不例外。
消費(fèi)電子設(shè)備中的電源管理日益加強(qiáng)
在消費(fèi)電子產(chǎn)品中,傳統(tǒng)的節(jié)電反映在兩個(gè)方面,一方面是單位功能的功耗下降,即受電設(shè)備本身的節(jié)能；其次是電源利用率的提高,反映在電源轉(zhuǎn)換效率的提高。但經(jīng)過技術(shù)的多年發(fā)展,這兩方面的潛能都接近極限,任何進(jìn)一步的發(fā)展都顯得舉步維艱。在這種背景下,新的概念出現(xiàn)了,即通過強(qiáng)化電源的管理來進(jìn)一步節(jié)省能源。
在本屆IIC上,中國本土半導(dǎo)體制造商——圣邦微電子推出了業(yè)界首款獨(dú)立7通道高效率的DC/DC電源管理單元-SGM2100。該產(chǎn)品瞄準(zhǔn)的目標(biāo)應(yīng)用范圍很廣,包括數(shù)碼相機(jī)、GPS和智能手機(jī)等,集成了升壓DC/DC、降壓DC/DC、負(fù)壓DC/DC、背光驅(qū)動(dòng)和LCD偏置電壓電路?！澳壳?國際上最權(quán)威的模擬半導(dǎo)體廠商推出的電源管理芯片的獨(dú)立通道數(shù)量最高的是6路,而我們成功實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立的7通道,這樣,除了能夠覆蓋傳統(tǒng)的顯示、背光、微處理器、各種接口等所需的各種電壓外,還能滿足目前內(nèi)核處理器所需的最低電壓”,圣邦微電子公司總裁張世龍博士介紹說,“自從我們推出這款芯片后,我們的技術(shù)高度提高了許多,帶來的是市場營銷壓力的大大減輕”。
凌力爾特公司也在本屆IIC上最新推出最大限度延長工作時(shí)間并減少熱量的USB電源管理器-LTC3566。該器件集成有一個(gè)開關(guān)電源通道 (PowerPath) 管理器、一個(gè)獨(dú)立電池充電器、一個(gè) 1A 高效率同步降壓-升壓型穩(wěn)壓器、一個(gè)理想二極管和控制器以及一個(gè)始終保持接通的 LDO,見圖1。所有這些組件都在一個(gè)緊湊、扁平的 4mm x 4mm QFN 封裝中。內(nèi)置的同步降壓-升壓型穩(wěn)壓器可以連續(xù)提供高達(dá) 1A 的電流,非常適用于在整個(gè)鋰離子電池電壓范圍內(nèi) (低至 輸入) 以高效率調(diào)節(jié) 輸出電壓。
該器件采用的突發(fā)模式工作以僅為 20uA (停機(jī)時(shí) < 1uA) 的靜態(tài)電流優(yōu)化了輕負(fù)載時(shí)的效率。穩(wěn)壓器的內(nèi)部低 RDS(ON) 開關(guān)實(shí)現(xiàn)了高達(dá) 94% 的效率,大大延長了電池工作時(shí)間。該器件無縫地管理交流適配器或 USB 端口和鋰離子電池等多個(gè)輸入源之間的電源通道,同時(shí)優(yōu)先向系統(tǒng)負(fù)載供電。另外,其“即時(shí)接通”工作確保向系統(tǒng)負(fù)載供電,甚至在電池沒電時(shí)也一樣。就快速充電而言,該器件的開關(guān)輸入級(jí)幾乎可以將自 USB 端口獲得的 功率全部轉(zhuǎn)換為充電電流,從而利用限制到 500mA 的 USB 電源實(shí)現(xiàn)高達(dá) 700mA 的電流。另外,該器件內(nèi)涵精密電池跟蹤自適應(yīng)控制技術(shù),無需外部微處理器,實(shí)現(xiàn)了電池充電的自管理。
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圖1:凌力爾特最新推出的電源管理芯片-LTC3566。
利用新技術(shù)進(jìn)一步提升LED背光能量效率
立迪思科技有限公司在本屆展會(huì)上除了豐富的電源管理系列芯片外,還最新推出了一種全新的節(jié)能解決方案-無開關(guān)噪音、超高效的四通道白光LED驅(qū)動(dòng)器,以及具備智能的電流調(diào)節(jié)器。該解決方案中包括一個(gè)龐大的驅(qū)動(dòng)器家族,分別是LDS8845和LDS8846,LDS8860, LDS8869, LDS8866等。
“目前,在新一代的采用低VF的白光LED和低成本的TFT-LCD的便攜式產(chǎn)品中,顯示所消耗的功耗占據(jù)主要部分,而其中顯示本身的功耗并不高,大約20左右,而絕大部分功耗都是消耗于背光。我們創(chuàng)新的重點(diǎn)瞄準(zhǔn)的就是這一塊”,立迪思科技有限公司的應(yīng)用工程師汪黎介紹說,“我們采用了自有專利技術(shù),利用電荷泵升壓,通過將電荷泵電壓盡量與驅(qū)動(dòng)電壓一致,從而實(shí)現(xiàn)最佳的效率,該系列可為便攜式電子產(chǎn)品提供最低功耗,效率高達(dá)98%,使電池的續(xù)航時(shí)間提升高達(dá)75%左右”。
在LDS8845和LDS8846中,采用了通道間匹配,省去了傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器中的雙模和三模電荷泵升壓變換,進(jìn)而省去了兩只陶瓷電容,不僅降低了成本,還減小了占位面積。通過特殊處理,使各段的LED精度提高了7.5%,通道間的匹配提高了3%。“必須注意這個(gè)數(shù)字是在效率已經(jīng)很高的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的,它不是一個(gè)小數(shù)字”,汪黎表示。這兩款芯片都將在今年2季度開始供貨。
圖2:采用的電荷泵使效率進(jìn)一步提升。
在高效率的電流型調(diào)節(jié)器中,核心是采用了一項(xiàng)專利技術(shù)-PowerLite。該產(chǎn)品采用了自適應(yīng)的分段電荷泵升壓概念,在不同段中電荷泵采用不同的升壓倍率,通常的電荷泵的倍率是1、1.5和2倍,這里在不增加外圍電容的條件下,增用了倍率,使電荷泵升壓模式增加到4種,電壓更接近驅(qū)動(dòng)電壓,從而使效率進(jìn)一步改進(jìn)了11%,見圖2。通過采用倍率,與常規(guī)產(chǎn)品相比,工作在1x模式的時(shí)間延長了1小時(shí)58分鐘。可使通話時(shí)間延長了54分鐘。
而另一家著名的模擬器件半導(dǎo)體公司-Microsemi,也推出了公司創(chuàng)新性的背光節(jié)能產(chǎn)品-DAZL系列混合信號(hào)高電壓LED驅(qū)動(dòng)器,專門用來驅(qū)動(dòng)LCD顯示屏背光照明的RGB和白色LED串。
該系列產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是色彩非常豐富,對(duì)比度高,采用了先進(jìn)的電源管理,先進(jìn)的顏色和亮度一致性控制,以及靈活的連接方式。另外,還具有可編程能力以及良好的可升級(jí)性。
“常規(guī)的顯示對(duì)比度為3000:1和5000:1,而我們的DAZL產(chǎn)品可以對(duì)應(yīng)達(dá)到15000:1和30000:1”,Microsemi公司的副總裁Madhu Rayabhari介紹說。
該產(chǎn)品的核心技術(shù)包括幾個(gè)方面。首先,對(duì)RGB不同色彩的輸出電壓進(jìn)行自適應(yīng)控制。在某種顏色比重很小時(shí),根據(jù)監(jiān)測結(jié)果,適度調(diào)整其輸出電壓,降低相應(yīng)的功耗。其次是電路中能夠分別控制每個(gè)PWM電路。通過獨(dú)立控制,自動(dòng)調(diào)節(jié)LED串間的電流失配,從而實(shí)現(xiàn)更精確地顏色和亮度的一致性。還有一項(xiàng)重要技術(shù)是不同顏色的任意驅(qū)動(dòng)組合,這意味著可以將一種色彩的LED串中的一部分接入到另一種色彩的LED串中。如既可以是4R-4G-4B,也可以是3R-6G-3B的驅(qū)動(dòng)組合?！巴ㄟ^上述的技術(shù)創(chuàng)新,可以將傳統(tǒng)TV的220W功耗降低至90-100W”,Rayabhari說。
傳統(tǒng)電源技術(shù)更加精益求精
對(duì)于一些傳統(tǒng)的電源解決方案提供商,如安森美,飛兆半導(dǎo)體等,也都在不斷地將新技術(shù)應(yīng)用于其新產(chǎn)品上。這些傳統(tǒng)公司借助于雄厚的實(shí)力,所采取的重要手段就之一就是細(xì)分應(yīng)用和市場,豐富產(chǎn)品鏈。
在這屆IIC上,安森美展出了豐富的產(chǎn)品家族,其應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋到了LCD和LED顯示,消費(fèi)電子,計(jì)算機(jī),充電器等,可以說基本覆蓋了黑點(diǎn)和白電中的所有應(yīng)用。其中包括將逆變器和標(biāo)準(zhǔn)直流輸出集成到一起的LCD TV集成電源,該電源內(nèi)容豐富,具有待機(jī)關(guān)閉功能,輔助待機(jī)功能,背光電源,LCD TV主板,信號(hào)處理和音頻用電源等。通過高度集成,減少發(fā)熱,實(shí)現(xiàn)更高的能效。另外還包括多款GreenPoint產(chǎn)品。
飛兆半導(dǎo)體在本屆展會(huì)上也帶來了一系列節(jié)能產(chǎn)品。包括由FDMF6700、FDMF8700、FDMF8704、FDMF8704v、FDMF8705等組成的FET加驅(qū)動(dòng)器多芯片模塊集。通過將FET和驅(qū)動(dòng)器等多芯片整合到一起的高集成度,使得平均功耗可以降低將近15%左右(相對(duì)于沒有分離解決方案)。此外,集成度的提高還減少了外圍器件的數(shù)量,節(jié)約了占位空間,簡化PCB的設(shè)計(jì)。
此外,為了滿足1W待機(jī)標(biāo)準(zhǔn),飛兆半導(dǎo)體還推出了采用零電壓開關(guān)(ZVS)技術(shù)的FSFR2100,利用該技術(shù),在處理數(shù)百瓦的的功率時(shí),無需散熱器,與傳統(tǒng)的開關(guān)轉(zhuǎn)換器比較,效率提到了10%以上。該器件的一個(gè)顯著特點(diǎn)是,具有比傳統(tǒng)開關(guān)低得多的開關(guān)噪聲,并采用了間歇工作模式,特別適合1W以下待機(jī)功耗的各種應(yīng)用。
王健
