凌力爾特：只要做到這兩點(diǎn)，就可以解決任何系統(tǒng)的功耗問(wèn)題

數(shù)字電源系統(tǒng)取代傳統(tǒng)模擬電源系統(tǒng)是大勢(shì)所趨
“從今年上半年來(lái)看，通信和計(jì)算設(shè)備里面采用數(shù)字電源系統(tǒng)的比例越來(lái)越高。”凌力爾特電源產(chǎn)品部產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)Tony Armstrong這樣表示，他認(rèn)為通信和計(jì)算設(shè)備對(duì)于數(shù)據(jù)吞吐量和系統(tǒng)性能的要求越來(lái)越高，功能也越來(lái)越多，但是卻要求整個(gè)系統(tǒng)的功耗不斷降低，這對(duì)電源設(shè)計(jì)人員提出了更高的挑戰(zhàn)。例如服務(wù)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，通常會(huì)考慮通過(guò)重新規(guī)劃工作流程并把任務(wù)轉(zhuǎn)移到尚有潛力的服務(wù)器上，從而將未被使用的服務(wù)器停機(jī)以達(dá)到省電的目的。要做到這一點(diǎn)，必須精確地知道每個(gè)終端設(shè)備的功耗。一個(gè)好的數(shù)字電源系統(tǒng)管理系統(tǒng)就能夠提供給用戶(hù)各種功耗數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)智能功耗管理。

凌力爾特電源產(chǎn)品部產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)Tony Armstrong

凌力爾特的數(shù)字電源產(chǎn)品線被命名為PSM（digital power systems management,簡(jiǎn)稱(chēng)PSM），現(xiàn)在的PSM產(chǎn)品包括集成了功率FET驅(qū)動(dòng)的同步降壓型DC/DC控制器，可以通過(guò)基于I2C的PMBus來(lái)進(jìn)行多種電源管理功能的配置。這些PSM產(chǎn)品提供了精確的參考基準(zhǔn)，提供帶溫度補(bǔ)償?shù)哪M電流模式控制環(huán)路，該控制環(huán)路具有±0.5%直流精度，易于補(bǔ)償，且補(bǔ)償已經(jīng)校準(zhǔn)，不受工作條件影響。PSM產(chǎn)品的電源管理功能還包括逐周期限流以及快速、準(zhǔn)確的電流均分和快速電壓及負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)，而且不產(chǎn)生任何與 ADC 量化相關(guān)的誤差，ADC的量化誤差經(jīng)常出現(xiàn)在一些競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手所謂的“數(shù)字”控制的產(chǎn)品中。PSM產(chǎn)品有故障記錄功能，通過(guò)一個(gè)中斷標(biāo)志位和“黑匣子”記錄器保存故障發(fā)生前的狀態(tài)。部分PSM產(chǎn)品還包括 16 位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，提供輸入和輸出電壓、電流、占空比以及溫度的數(shù)字回讀。凌力爾特還提供LTpowerPlay? 開(kāi)發(fā)軟件和圖形界面方便復(fù)雜電源開(kāi)發(fā)者使用凌力爾特的產(chǎn)品。

Armstrong:“我們的方向無(wú)疑是正確的，多個(gè)細(xì)分市場(chǎng)正在從代傳統(tǒng)的模擬電源方案向數(shù)字電源方案轉(zhuǎn)變。” 數(shù)字電源相對(duì)于傳統(tǒng)模擬電源的優(yōu)勢(shì)巨大，例如通過(guò)PMBus設(shè)置芯片的寄存器來(lái)控制起始工作條件與時(shí)序、輸出電壓與電流限制、欠壓過(guò)壓保護(hù)等。更重要的是可以監(jiān)測(cè)一些關(guān)鍵的運(yùn)行參數(shù)（溫度、輸入輸出電壓、輸入輸出電流），以?xún)?yōu)化系統(tǒng)的性能與可靠性。模擬電源系統(tǒng)需要一組電阻來(lái)設(shè)定初始條件，時(shí)序控制與運(yùn)行參數(shù)監(jiān)控則需要額外的IC來(lái)處理，使用數(shù)字電源系統(tǒng)對(duì)于節(jié)省PCB空間與降低整體物料成本非常有意義。

相對(duì)傳統(tǒng)模擬電源方案，PSM數(shù)字電源的數(shù)字接口方便開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行測(cè)試與除錯(cuò)，采用PSM數(shù)字電源更可以降低開(kāi)發(fā)成本，縮短上市時(shí)間，這對(duì)于設(shè)備廠商快速占領(lǐng)市場(chǎng)，獲取競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)非常重要。

系統(tǒng)功耗解決之道
Tony Armstrong認(rèn)為，只要解決兩個(gè)方面的問(wèn)題，就可以處理好任何系統(tǒng)的功耗。首先，在整個(gè)負(fù)載電流范圍內(nèi)最大限度提高電源轉(zhuǎn)換效率；其次，在所有工作模式最大限度降低來(lái)自DC/DC轉(zhuǎn)換器的靜態(tài)電流。所以一個(gè)好的電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)，電源轉(zhuǎn)換和管理IC必須要提供90%至 95% 的轉(zhuǎn)換效率，這樣功率損耗就會(huì)比較?。煌瑫r(shí)在輕負(fù)載和睡眠模式時(shí)，能夠把功耗降到極低，例如毫安級(jí)，甚至更低。

不過(guò)，現(xiàn)在一些特殊應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)于設(shè)備的功耗提出了更嚴(yán)苛的要求，例如橋梁鐵路監(jiān)測(cè)設(shè)備。在這些超低功耗設(shè)備和能量收集（energy harvesting）應(yīng)用中，整個(gè)系統(tǒng)的功耗通常在毫瓦級(jí)別。這些超低功耗應(yīng)用（物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備也是一個(gè)例子）對(duì)于開(kāi)發(fā)人員是嚴(yán)峻的考驗(yàn)，凌力爾特針對(duì)這樣的應(yīng)用開(kāi)發(fā)了多種電源轉(zhuǎn)換和管理的IC，這些IC的一些重點(diǎn)參數(shù)和功能如下：

因此，設(shè)計(jì)師為了應(yīng)對(duì)面臨較低功率轉(zhuǎn)換 (IoT 設(shè)備是另一個(gè)例子) 的挑戰(zhàn)，凌力爾特一直在開(kāi)發(fā)滿足這類(lèi)應(yīng)用性能要求的電源轉(zhuǎn)換和管理 IC。這類(lèi)應(yīng)用要求電源轉(zhuǎn)換和管理 IC 具備的一些特點(diǎn)和功能如下：
1. 超低待機(jī)靜態(tài)電流 – 一般低于 4μA，最低可至 450nA
2. 超低啟動(dòng)電壓 – 低至 20mV
3. 高輸入電壓 – 最高輸入34V，瞬態(tài)電壓可承受40V
4. 能夠處理 AC 輸入
5. 多輸出能力和自動(dòng)系統(tǒng)電源管理
6. 可采用最大功率點(diǎn)控制 (Maximum Power Point Control，簡(jiǎn)稱(chēng)MPPC)來(lái)接收太陽(yáng)能輸入
7. 高度集成的解決方案，只需要最少的外部元件，占板面積小。

現(xiàn)在的時(shí)代，僅有出色的產(chǎn)品是不夠的
“現(xiàn)在的市場(chǎng)與過(guò)去部不同了，即使是模擬市場(chǎng)，僅有出色的產(chǎn)品已經(jīng)不夠了?！盇rmstrong說(shuō)道，他表示現(xiàn)在的產(chǎn)品越來(lái)越復(fù)雜，混合信號(hào)產(chǎn)品將模擬與數(shù)字的功能結(jié)合得越來(lái)越緊密，對(duì)于混合信號(hào)產(chǎn)品的軟件與應(yīng)用支持的需求越來(lái)越多，特別是快速發(fā)展的中國(guó)工業(yè)電子與汽車(chē)電子，對(duì)于技術(shù)支持需求增長(zhǎng)的趨勢(shì)越來(lái)越明顯，這些產(chǎn)品非常復(fù)雜，通常是在全球多個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)與制造。因此，擁有一支富經(jīng)驗(yàn)的全球現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程團(tuán)隊(duì)是取得成功的必要條件，全球沒(méi)有幾家模擬廠商能夠在全球各地提供同樣的客戶(hù)支持，凌力爾特是其中之一。從設(shè)計(jì)、制造到銷(xiāo)售，凌力爾特的客戶(hù)可以得到凌力爾特全球團(tuán)隊(duì)的鼎力支持。

過(guò)去幾年功率器件市場(chǎng)波動(dòng)劇烈，但是在模擬市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)多年的凌力爾特應(yīng)對(duì)有方?！傲枇柼厣a(chǎn)的所有芯片，通常保有可以銷(xiāo)售6 個(gè)月的庫(kù)存。對(duì)于我們生產(chǎn)IC 所需的原材料，則至少保持 3 個(gè)月的庫(kù)存。不僅如此，凌力爾特還與主要供應(yīng)商建立了長(zhǎng)期合作關(guān)系，以確保長(zhǎng)期穩(wěn)定的材料供應(yīng)，甚至在市場(chǎng)出現(xiàn)普遍短缺情況時(shí)也不受影響。因此，我們的供應(yīng)鏈非常穩(wěn)定，極少波動(dòng)?！盇rmstrong如是說(shuō)。

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