專家分析:為何數(shù)字電源轉(zhuǎn)換被拋棄?
發(fā)布時間:2014-10-04 責(zé)任編輯:sherryyu
【導(dǎo)讀】數(shù)字電源IC市場在未來五年內(nèi)銷售額將一躍達(dá)到近 8 億美元?!稊?shù)字電源新興市場:組件、轉(zhuǎn)換器以及系統(tǒng)級商機(jī)》第二版報告調(diào)研了包括 VR 環(huán)路控制、非 VR 環(huán)路控制器、功率因數(shù)環(huán)路校正環(huán)路控制器、轉(zhuǎn)換器管理 IC 以及系統(tǒng) IC 在內(nèi)的全球數(shù)字IC市場。Darnell 預(yù)測該市場銷售額將會從2006年的1.69 億美元增長到2011年的7.96 美元,年均復(fù)合增長率為 36.4%。
數(shù)字電源的發(fā)展
由于電子系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜——每個處理器需要多達(dá) 5 個電壓軌,而每個印刷電路板又具有多個處理器,因此電源復(fù)雜性增加了。諸如跟蹤、排序與邊際檢查以及電壓軌上低至 0.9V 的嚴(yán)格穩(wěn)壓要求使得電源專家們認(rèn)為數(shù)字電源是解決上述這些問題的有效的替代解決方案。
目前新型數(shù)字電源控制器和功率級設(shè)計擁有許多高級特性,如:冗余AC或DC電源、工作范圍內(nèi)超過90% 的高工作效率、故障容限設(shè)計、診斷與自動測量記錄傳導(dǎo)。人們通常把數(shù)字電源解決方案視為一些應(yīng)用的未來電源,如:無線基站、高速數(shù)據(jù)語音、視頻網(wǎng)絡(luò)、可再生能源應(yīng)用等等。
數(shù)字電源的市場規(guī)模和增長率
Darnell Group 最新的一份報告顯示:數(shù)字電源IC市場在未來五年內(nèi)銷售額將一躍達(dá)到近 8 億美元?!稊?shù)字電源新興市場:組件、轉(zhuǎn)換器以及系統(tǒng)級商機(jī)》第二版報告調(diào)研了包括 VR 環(huán)路控制、非 VR 環(huán)路控制器、功率因數(shù)環(huán)路校正環(huán)路控制器、轉(zhuǎn)換器管理 IC 以及系統(tǒng) IC 在內(nèi)的全球數(shù)字IC市場。Darnell 預(yù)測該市場銷售額將會從2006年的1.69 億美元增長到2011年的7.96 美元,年均復(fù)合增長率為 36.4%。
Darnell 注意到了影響該市場增長的一些因素:在過去的幾年里,數(shù)字電源管理和控制產(chǎn)品市場取得了長足的發(fā)展。更多的電源轉(zhuǎn)換器公司都將推出集成了數(shù)字電源管理和控制IC 解決方案的產(chǎn)品,其中包括混合(模擬和數(shù)字)和純數(shù)字電源。 與此同時,系統(tǒng)廠商正努力尋找數(shù)字控制的優(yōu)勢,并積極推出其自己的解決方案——通常是一些專用解決方案。
Darnell 調(diào)研顯示其他的一些經(jīng)濟(jì)因素也將成為推動數(shù)字電源取代模擬解決方案的必然性。模擬IC 技術(shù)遵循其自己的摩爾定律,如每一代模擬裸片尺寸都會縮小 30% 并且每 4~8 年成本就會下降一半。 就數(shù)字 IC 而言,每新推出一代產(chǎn)品或每增加 18~24 月裸片尺寸就會縮小 2 倍。
但是,由于每推出新一代產(chǎn)品的成本就要高 10%~20%,因此要想將數(shù)字電源的成本降低 2 倍要花費(fèi)大約 2~3 年的時間。制造比模擬控制器成本更低的數(shù)字電源控制器的制造節(jié)點早就有了。Darnell 調(diào)研顯示在兩種半導(dǎo)體工藝使用壽命中,就在商品部件中使用而言其將變得更具成本效益,如:電源控制 IC。該調(diào)研公司還注意到如果具體應(yīng)用要求“多功能”解決方案的話,數(shù)字電源已經(jīng)比模擬電源便宜。
要求數(shù)字電源的應(yīng)用
在過去的幾年里,系統(tǒng)設(shè)計人員已經(jīng)開始將電源系統(tǒng)/轉(zhuǎn)換器看成是罪惡之源,因為必須將其考慮到將來要推出產(chǎn)品的整體成功中去。
三十年前,人們就播下了該行業(yè)從根深蒂固的線性技術(shù)向開關(guān)模式轉(zhuǎn)換的種子。這是一場艱苦的戰(zhàn)斗。但是隨著 PWM 控制器 IC 的不斷發(fā)展以及 MOSFET 增強(qiáng)和封裝技術(shù)的進(jìn)步,開關(guān)模式電源 (SMPS) 已能夠克服障礙并主導(dǎo)所有電源級別的市場。隨著開關(guān)模式轉(zhuǎn)換對所有前端影響的加大,外形尺寸不斷縮小、性能不斷提高且成本也不斷降低。線性產(chǎn)品憑借其獨特的屬性占有一席之地。
雖然在過去的 10 年里數(shù)字電源轉(zhuǎn)換一直很受青睞,但由于以下三個原因其采用已大大放緩。
一、模擬模工程師的能力問題,他們設(shè)計了功率級、磁場和控制器,此外還要進(jìn)行 PCB 布局。現(xiàn)在他需要學(xué)習(xí)數(shù)字硬件與固件知識或擁有一個圍繞數(shù)字電源設(shè)計工作的三人工作小組;
二、成本收益比;
三、我們不應(yīng)忘記完全采用開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器花費(fèi)了我們 20 來年的時間,現(xiàn)在時機(jī)成熟了。我們必須要將所有上述這些原因和只有數(shù)字電源才能更好地解決問題而模擬解決方案達(dá)不到這種效果的應(yīng)用聯(lián)系在一起。
雖然人們進(jìn)行了許多采用數(shù)字電源的嘗試,但是數(shù)字電源技術(shù)沒有在任何一個將會給電源產(chǎn)業(yè)帶來轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)折點的具體應(yīng)用中得到廣泛采用。人們?nèi)匀辉诳紤]是否需要一個推動采用或非成本敏感型 200A、多相位服務(wù)器內(nèi)核電源的大容量 PC 市場,或要求診斷和自動測量記錄傳導(dǎo)的 N+1 型冗余市場。在任何情況下,數(shù)字控制都必須能夠以與模擬解決方案相同的價格來滿足所有系統(tǒng)苛刻的性能要求。數(shù)字解決方案必須要大大拓展應(yīng)用領(lǐng)域,從而提供模擬電源系統(tǒng)很難實現(xiàn)甚至是從未實現(xiàn)的突破性特性 。
自 20 世紀(jì) 90 年代末以來,真正的數(shù)字電源控制器一直不斷發(fā)展,即真正的數(shù)字信號處理器、微 ASIC 和狀態(tài)機(jī)?,F(xiàn)在,他們正處于緊要關(guān)頭,硬件、軟件和設(shè)計工具共同驅(qū)動數(shù)字控制器到相同的電源范圍 (turf) 作為模擬。在今年的電源電子技術(shù)會議和巴爾的摩展會上展出的高級設(shè)計工具的可用性消除了人們對編程的畏懼心理,該編程工作困擾著許多經(jīng)驗豐富的模擬電源設(shè)計人員。這些工具所提供的高級 GUI 特性不但不需編程,而且還簡化了電源設(shè)計,這是除成本之外的兩大主要障礙。開發(fā)時間被大大縮短并且效率也變得相當(dāng)可觀。此外,其還開通了主機(jī) CPU 和電源之間通信線路,從而允許軟件對電源進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié)配置而不用更換硬件。此外,其還將電源作為系統(tǒng)級功能性。
[page]目前數(shù)字控制器廠商已在該技術(shù)上投入了足夠的資金,主要包括列舉和展示數(shù)字電源給主要終端設(shè)備 OEM 廠商帶來的固有優(yōu)勢?;诓捎寐剩恍┦袌龇治鰩燁A(yù)測這種新型的技術(shù)將會有一個光明的前景。到 2020 年末,數(shù)字電源轉(zhuǎn)換器將與模擬解決方案勢均力敵。
要求數(shù)字電源控制器的曲型應(yīng)用之一是如下所示的太陽能逆變器。
圖太陽能逆變器結(jié)構(gòu)圖
太陽能逆變器是整個太陽能系統(tǒng)的一個關(guān)鍵組件。它擔(dān)負(fù)著將 PV 電池的可變 DC 輸出轉(zhuǎn)換成一個清潔的正弦波 50 或 60 Hz 電流的任務(wù),以適用于為商用電網(wǎng)或局部電網(wǎng)供電。
DSP 控制器——數(shù)字信號控制器高效地執(zhí)行為系統(tǒng)電池充電所需的高精度算法,并在無功率損耗的情況下為電網(wǎng)提供電力。這就是所說的以其最大的功點執(zhí)行系統(tǒng)。DC/AC 主要橋接的驅(qū)動由控制器高度靈活的 PWM 外設(shè)實現(xiàn)。
其他應(yīng)用為 TETRA(陸地集群無線電)基站
數(shù)字電源的最新情況
轉(zhuǎn)換器各種容易出錯的組件(如:電感、電容以及誤差放大器)的不可預(yù)測影響可以通過使用兼顧了大批量生產(chǎn)公差的數(shù)字電源控制器加以補(bǔ)償。
將這些數(shù)字特性整合到一起以創(chuàng)建可以滿足當(dāng)今和未來最復(fù)雜系統(tǒng)苛刻電源要求的電源系統(tǒng)的方法不拘一格。
實際上,TI 曾在 2009 數(shù)字電源論壇上揭開其針對 AC 到 DC-DC 負(fù)載點應(yīng)用的最新解決方案和產(chǎn)品展示的神秘面紗,還展現(xiàn)了大量關(guān)于數(shù)字電源的技術(shù)論文。
該控制器使用一種易于使用的 Fusion Digital Power 設(shè)計人員工具進(jìn)行配置。該工免費(fèi)且可以下載,旨在通過允許設(shè)計人員輕松地配置許多電源參數(shù)從而簡化開發(fā)過程并加速產(chǎn)品上市進(jìn)程,其中包括利用可選的默認(rèn)響應(yīng)進(jìn)行電壓和電流閾值的配置、電源電壓排序、監(jiān)控、軟啟動/停止、跟蹤、容限、控制環(huán)路響應(yīng)、相位管理以及風(fēng)扇控制的配置。此外,還針對要求超高轉(zhuǎn)換效率的應(yīng)用提供了參考設(shè)計,該參考設(shè)計使用集成驅(qū)動器/MOSFET 技術(shù)。
特別推薦
- 授權(quán)代理商貿(mào)澤電子供應(yīng)Same Sky多樣化電子元器件
- 使用合適的窗口電壓監(jiān)控器優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計
- ADI電機(jī)運(yùn)動控制解決方案 驅(qū)動智能運(yùn)動新時代
- 倍福推出采用 TwinSAFE SC 技術(shù)的 EtherCAT 端子模塊 EL3453-0090
- TDK推出新的X系列環(huán)保型SMD壓敏電阻
- Vishay 推出新款采用0102、0204和 0207封裝的精密薄膜MELF電阻
- Microchip推出新款交鑰匙電容式觸摸控制器產(chǎn)品 MTCH2120
技術(shù)文章更多>>
- 精準(zhǔn)監(jiān)測電離分?jǐn)?shù)與沉積通量,助力PVD/IPVD工藝與涂層質(zhì)量雙重提升
- ADC 總諧波失真
- 貿(mào)澤電子持續(xù)擴(kuò)充工業(yè)自動化產(chǎn)品陣容
- 更高精度、更低噪音 GMCC美芝電子膨脹閥以創(chuàng)新?lián)屨夹袠I(yè)“制高點”
- 本立租完成近億元估值Pre-A輪融資,打造AI賦能的租賃服務(wù)平臺
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
電工電路
電機(jī)控制
電解電容
電纜連接器
電力電子
電力繼電器
電力線通信
電流保險絲
電流表
電流傳感器
電流互感器
電路保護(hù)
電路圖
電路圖符號
電路圖知識
電腦OA
電腦電源
電腦自動斷電
電能表接線
電容觸控屏
電容器
電容器單位
電容器公式
電聲器件
電位器
電位器接法
電壓表
電壓傳感器
電壓互感器
電源變壓器