形形色色的移动通讯设备、便携式娱乐设备、白色家电、车载设备等电子设备的发展日新月异,它们越来越强调多功能、小体积以及绿色环保等特性,这将推动电源管理技术蓬勃发展.特别是为满足以3G/智能手机、便携多媒体播放器、GPS导航设备、MP3播放器为代表的便携式消费电子产品,对长电池使用时间、大屏幕彩色LCD屏、高功能集成度和小外形因子等方面的需求,LED驱动IC、电池充电管理IC、LDO、DC/DC转换器、电源管理单元(PMU)等电源产品不断推陈出新.
在2008年IIC-China的电源技术展区,参展商BCD半导体公司、万代半导体公司、上海英联电子科技有限公司、赛米威尔半导体公司、Bluechips Technology Pte Ltd以及TLG集团的最新电源技术及应用解决方案将精彩亮相.这些产品包括参展商BCD半导体的白光LED驱动芯片、Bluechips Technology针对白光LED应用的DC/DC转换器、万代半导体公司的Ultra SO-8 MOSFET系列和EZBuck系列开关调节器、上海英联电子科技有限公司的电源管理电路和静电保护电路以及赛米威尔半导体公司的双极结晶体管、MOSFET、三端双向可控硅开关元件等等.参展商TLG集团则将展示其代理的半导体厂商的最新电源产品和解决方案.
此外,2008年IIC-China的其它参展商也推出了各种电源解决方案.本文将采撷部分电源技术亮点与大家分享,并梳理出2008年电源技术的发展趋势.
电源充电器IC身兼多职,满足电源路径管理需求
大多数便携式消费产品通常都可以通过一个AC适配器、一根通用USB电缆或一节锂离子/锂聚合物电池来供电,而且有时人们希望在给设备充电的同时继续观看视频、打电话或者玩游戏,因此这些电源之间的电源路径管理非常重要.为满足电源路径管理需求,许多电池电源管理IC都将承担电池充电、DC/DC转换、电池保护、电池监视或电源选择功能等多种功能.
例如:参展商Microchip的MCP73837及MCP73838(MCP73837/8)双输入、高电流锂离子/锂聚合物充电管理控制器,具有自动USB或交流适配器电源选择功能,可从交流电源输入高达1A的电流,也可从USB端口输入100mA或500mA的电流.参展商TI的TPS65800对USB端口和AC适配器电源提供灵活的充电和系统电源路径管理,对由单芯锂离子或锂聚合物电池供电的应用也具有多电源输出和几种电路选择.参展商研诺逻辑科技有限公司的锂离子/锂聚合物线性电池充电器IC AAT3682带有集成的检测器,并支持所有充电模式.参展商恩智浦(NXP)半导体的首款手机USB电池充电器检测方案ISP1704和ISP1601能够在为手机充电时检测并识别出专用USB充电器、USB主机充电器和USB主机.参展商瑞萨的R2A20051NS锂离子电池充电控制IC包括了安全锂离子电池充电所需的所有保护功能,例如适配器检测、过充电、过压和温度保护功能,以及监控充电时间的两个定时器.
很多手机可以采用USB端子来充电,为防止某些USB端子设计规格因超出USB电压规范而造成装置的损坏,必须在装置内采取防护措施.参展商ROHM公司充电保护IC BD6040GUL,将功能强大的保护电路内置于小型封装中,可避免产品因突波等异常电压、过电流造成破坏,达到更高层次的防护.
电源转换IC集成LDO和DC/DC转换器的优势
尽管DC/DC转换器提供了一种高效率的LDO替代方案,但它要成为理想的电源管理器件,还需解决尺寸、噪声和开关损耗较大的问题.最佳的DC/DC转换器必须在工作频率和形状因子之间找到一个理想的平衡点.一种平衡效率、尺寸和成本的方法是结合开关式DC/DC转换器和LDO的新型电源管理IC,它们具有前者的高效率,以及后者的小尺寸和易用性优势.
例如:参展商Micrel电源管理芯片MIC2800提供一个开关式DC/DC转换器输出和两个LDO输出;参展商安森美公司的NCP1526双输出DC/DC转换器也集成了3MHz的步降开关调节器和LDO调节器;参展商飞思卡尔的MPC18730包含了双通道DC/DC转换器和三通道低压降稳压器;参展商Intersil的ISL8501具有2个500mA LDO和1个带有集成式高端功率MOSFET的1A标准PWM稳压器;参展商凌力尔特的2A、36V降压型开关稳压器和线性控制器LT3500在电压低至0.8V时可以提供高达2A的连续输出电流,其集成的LDO控制器加上NPN晶体管确保主通道或作为第二个通道具有非常低的输出噪声.
参展商圣邦微电子的LDO产品也具有低功耗、低噪声、高电源纹波抑制比(PSRR)、超低下降电压、环路稳定性好、工作时芯片消耗电流小、产品种类齐全的特点.SG2001的输出电压噪声仅为30μVrms(10Hz到100KHz频率范围).
参展商特瑞仕(Torex)的XC6601系列是内置N沟道FET、可输出400mA的高速LDO电压调整器,即使是低输出电压也可通过超低导通阻抗高效地输出电流,适用于低输入电压以及要求低输入输出电压差的应用.?
LED/LCD/OLED驱动器
LED电源IC的一个技术趋势是集成数字控制接口,以提高操作的灵活性,如 LED 背光调光控制等.安森美的电荷泵NCP5602/5612/5623这些器件均集成了数字控制接口(单线或 I2C),可实现LED调光控制.LED电源IC的另一个技术趋势是集成度越来越高,可以同时驱动不同用途的LED.比如,参展商凌力尔特的双输出升压型转换器LT3498含有一个2.3MHz PWM LED驱动器和一个低噪声OLED驱动器,适用于双显示器电子设备.
参展商Maxim的MAX16824/MAX16825 3通道、高亮度LED(HB LED)驱动器具有三路36V额定、开漏极、恒定电流吸入输出能力,可向三串独立的HB LED提供高达150mA的电流.BCD半导体的白光LED驱动芯片AP3029是将开关管与肖特基二极管集成在内的PWM(脉冲宽度调制)模式的升压型变换器,仅通过几颗外部器件-升压电感、输入和输出电容、反馈电阻来完成对负载LED的驱动.
高功率LED的闪光亮度是获得高质量图片的一个因素.ADI的双白色高功率LED驱动可以提供比单个或低效率白色LED驱动器亮度更高的相机闪光,这使其可在低光照条件下达到较高的图片质量.ADP1653的峰值功效为92%,锂离子电池全电压范围的典型功效高于80%..参展商Semtech International的白光LED的恒流充电泵SC618可以驱动和保护闪光灯应用中的大电流LED.
针对大功率LED照明应用的驱动器必须能够为特定的LED配置提供足够的电流和电压,并采用可满足输入电压范围以及所需的输出电压和电流要求的转换拓扑结构.参展商Zetex的ZXLD1360 LED驱动器能够提供1A可调整输出电流,可在7V至30V的供电范围内工作,还能处理高达24W的输出功率,适用于各种高功率LED照明应用.
高集成度电源管理系统
便携式产品有限的PCB空间以及丰富功能带来的多电压需求,促使人们不断追求集成化方案.电源管理单元(PMU)便是满足全面满足这一应用要求的电源管理IC.参展商Freescale、TI、恩智浦半导体等公司都推出了针对具体应用的高集成度PMU.
例如,参展商TI的TPS65820不仅有两个降压转换器提供电源给处理器核心、程序内存和闪存,还包含多组线性调节器作为储存卡的电源供应以及卫星接收器和音频编解码器的低噪声电源,并集成了电池充电电路及屏幕背光照明的升压转换器,使一颗芯片就能提供所有的电源管理功能.
参展商NXP的PCF50626包含一个大电流充电器IC和多个电源输出,并集成了背景照明电路和触摸屏接口.另外,它还可以通过集成的数字接口,以软件方式实现完全的控制.
参展商Freescale的MC13783将多个系统整合到一个封装中,包括一个完整的音频系统、电池充电系统、照明系统、5个开关调节器、18个线性调节器、USB收发器、车载设备界面和触摸屏接口等,大大减少了所需的部件数量.
其他的功率半导体器件和电源模块
在2008年IIC-China的电源技术展区中,还将展示包括MOSFET、IGBT、双极晶体管、整流器、AC/DC和DC/DC电源模块在内的其它功率半导体器件和电源模块.满足节能、提高功率密度以及绿色电源的需求已经成为这些功率半导体器件发展的原动力.
参展商昂宝电子的绿色电源产品线覆盖AC/DC电源管理芯片系列和DC/AC CCFL控制芯片系列,所有产品均采用昂宝自主知识产权的“绿色引擎”技术.参展商飞兆半导体的FAN7602 绿色电流模式 PWM 控制 IC专门为离线适配器应用、DVDP、 VCR、LCD 显示器应用及辅助电源而设计.
参展商意法半导体的功率MOSFET STV300NH02L的特性是导通电阻极低,这在要求严格的电源系统中有助于降低损耗,提高能效.参展商Power Integrations则采用专有的单片高压工艺将功率MOSFET和控制电路集成在单个裸片上,从而获得紧凑型IC解决方案,并最大限度地降低了元器件数目和BOM成本,同时提高了性能.
参展商国际整流公司(IR)的新产品iP1206是iPOWIR集成电源转换级产品系列的最新产品,适用于高达30A的两相单路输出应用或高达15A的双独立输出.两种选择均采用了同步180°异相操作,可减少输入电流纹波和输入电压纹波.
参展商威世科技(Vishay Intertechnology)的首款 200V、30A双高压TMBS Trench肖特基整流器具有比平面肖特基整流器更出色的多种优势.
此外,针对要求更高的汽车应用,NEC电子和Atmel公司近期都推出了各自的最新电源方案.NEC电子的汽车前照灯等产品的驱动IC“μPD166010”可耐压40V,并增加了电池逆接保护功能、低电压关闭功能和电流检测功能.Atmel的ATA6827是一款低成本的三半桥驱动器,集成电源可通过一个微控制器控制多达3个不同负载3个高边和3个低边驱动器均可输出1.0A的电流,可支持H桥应用来驱动直流电机.
