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电源管理:数字化趋热 应用尚难普及
[发布时间]:2016年12月7日 [来源]:中国电子报 [点击率]:5416
【导读】: 随着数字化浪潮的普及,一直以模拟信号为主导的电源管理领域也开始引入数字化概念,许多公司如TI、Zilker Labs等都推出了各自的数字电源产品。“数字”电源方兴未艾,据iSuppli市场调查报告...

  数字电源为电源功能的扩展以及更加优良的控制提供了广阔的空间,虽然目前数字电源管理技术还在商品化的初期阶段,目前数字电源管理解决方案应用范围还将暂时局限在服务器用的电源供应器、UPS等产品单价相对比较高的领域,但随着技术的发展,数字电源管理终究是一条整个电子业界不得不走的路。今天选择以大型IT设备为起点,未来将扩展到各种嵌入式应用,甚至包含手机在内的可携式应用,都是未来各半导体厂商预备推广数字电源管理的应用市场。

  厂商观点

  Zilker Labs市场营销副总裁Jim Templeton:

  数字电源综合成本并不高

  数字电源提供很多种特色,主要是在电源管理方面,它可以将电源的转换与管理结合在一起,这是数字电源里面极大的特点,可以使客户设计电源进展特别快。我们的技术使许多功能集成到内部,这样外围的器件就非常少,所以对于客户来讲,设计非常简单。数字电源集成了许多功能在里面,相对模拟技术,外围的器件也是要花一些成本的,这样我们觉得数字电源的成本要比模拟电源的成本要高,但实际上,综合起来比较的话,数字电源的成本并不高。

  对于目前数字电源与模拟电源的各自的市场份额,业界很多分析家预测数字电源今年是1.7亿美元,预计到2011年,预计为10亿美元。最近,Zilker Labs推出业界首款整合了全数字电源管理功能的3A电源转换单芯片解决方案。ZL2105将Zilker Labs的创新Digital-DC技术扩展到了低功耗应用领域中,并且在6mm×6mm的小型封装中将同步降压转换器(包括同步功率MOSFET)与关键电源管理功能进行了完美结合。具有全数字电源管理功能的ZL2105仅需不足两平方厘米的板面空间,这表明其尺寸及元件数减少了50%。

  如同所有Digital-DC IC,ZL2105可作为数字构建块,能够与其他Digital-DC器件进行完美结合,以提供面向板装电源管理与转换应用的全面解决方案。

  ZL2105是添加到我们Digital-DC产品系列中的关键产品,它使我们离简化高级电源设计这一目标的实现更近了一步。ZL2105将我们现有ZL2005的数字电源管理功能、简单的可配置性及高效率结合到了非常适用于低功耗应用的单个部件中。客户可将多个Digital-DC器件整合在一个给定的PCB上,并可轻松配置这些部件,以简化复杂的电源设计。只有我们的解决方案才能够提供板级电源的“即插即用”体验。
  
  目前技术难点方面,现在客户大多数要求的电压都很低,电流很高,这是一个普遍现象,客户想要的是产品特性的兼容。我们在下一代的产品会继续继承电池的高效性与连接力的特点,所以我们推出的产品都要是符合市场需求的,Zl2005是我们第1个产品,ZL2105是我们的第2个新产品,我们的ZL2005跟它是兼容的,所以我们的挑战就是,后面的产品都要根前面的产品兼容到一起。目前我们的产品表面看就单是一个PC单板,但并不是那么简单,还有些多板的监控存在。还有就是要把生产线扩大,使以后的产品成为一个大家族。虽然Zilker Labs是一个新崛起的公司,但在业界可以排到前三名。

  客户对我们的技术是十分信任的,很喜欢我们的产品。像有的客户原先用我们的产品去设计它其中的一个项目,但现在它全部用我们的产品去支持它的项目设计。对于价格,客户是很高兴的,因为既可以省钱,也可以很快地完成设计,得到了双重的好处。

  目前数字电源的市场推动力包括DSP、FPGA、Memory等。数字电源在中国市场的需求很大,机会也很多。

  德州仪器C2000 DSP控制器产品部中国区经理谭徽:

  数字电源开发周期正在缩短

  数字电源是一个新兴的产品领域,对于数字电源的概念,业界还没有一个统一的定义。对于TI的C2000产品来讲,它支持的数字电源是一个全数字化的解决方案:电源的实时控制部分和系统的管理、监控完全采用数字化的CPU来实现。现在,有些电源产品核心的控制部分采用模拟技术,但增加了数字化监测或管理功能,这样的电源产品有时候也称为数字电源。相对于传统的方案,全数字化电源带来很大的变化,比如电源的负载情况非常复杂,用传统的模拟电源来做需要复杂的处理电路,整个控制环路实现数字化以后,控制部分完全是用软件来实现,而不再是用模拟电路来实现,因此,控制策略可以非常灵活。当然,这就要求CPU的控制速度要非常快,这是TI的C2000控制器的优势之一,它目前的最高运行速度达到150MHz。

  作为一个电源的数字化系统方案平台,C2000不仅提供了丰富的通信接口,如CAN,SCI,SPI等等,还在芯片上集成了非常高性能的A/D转换模块和PWM控制模块,C2000在片上的A/D模块的最高采样转换速率可以达到80nS,也就是说,在1秒钟之内,它可以完成12.5兆次采样。其片上的PWM模块,更是目前针对于电源控制提供的最专业的数字化控制模块,对于AC/DC,DC/DC变换电路的各类拓扑驱动,如多相PFC、移相全桥的ZVS、ZCS的PWM驱动,都可以在这一模块上非常方便地实现。此外,它提供的高精度PWM输出功能(HRPWM),在业界独一无二,其输出分辨率可以高达150pS。这一高精度PWM功能可以在电源的开关频率高达1MHz的情况下,保持约12.4位的输出精度。这一技术被看作是模拟电源向数字电源过渡的瓶颈的巨大突破。

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