那些服用超過電源供應器休閑利息(事業(yè)單位)，無論是AC / DC或DC / DC，會注意到，集成化和小型化一直在一個大的影響最近。為什么是這樣?

這簡短的回顧回顧了一些最后一年的有趣公告揭開由電源供應商施加新的發(fā)展。被設計為減小尺寸對于給定功率電平，但保持與改進的熱管理的可靠性的發(fā)展。解決問題這個組合是不容易的。它的拓撲設計緩和頭痛和尋找改進的組件和制造方法之間的平衡。

趨勢

一些組織監(jiān)督權力的路線圖，包括PSMA(來源電源制造商協(xié)會)的報告，在APEC去年三月(2014年)的發(fā)展趨勢，包括：

對于隔離式DC / DC期望：

> 300 W，1.2 V的輸出在¼磚2015年

采用氮化鎵開關設備

在3D封裝技術的強勁增長

對于非隔離式DC / DC期望：

改進的功能特性(如法規(guī)和噪聲)

改進的散熱和封裝性能

更多的數(shù)字化控制的出現(xiàn)

對于AC / DC期望：

大規(guī)模使用功率因數(shù)校正(PFC)的

壓力，減少空載功耗

更加重視初級側(cè)控制

這些趨勢表明影響發(fā)展的三個因素：客戶的需要，部分改進(如集成電路 - 控制器和有源器件以及無源元件)和制造創(chuàng)新(包括投資于系統(tǒng)級封裝技術)。當然好，但什么是目前最好的一流的?

班委

就其本質(zhì)而言，有這么多的供應商，這是一個不斷變化的風景。然而，讓我們采取一些數(shù)據(jù)點，根據(jù)近期的頭條抓的消息：

2014年12月，Vicor的高電壓芯片BCM贏得年度最佳電源系統(tǒng)產(chǎn)品在歐洲的艾麗卡獎，聲稱功率密度大于2750 W /立方英寸。

2014年10月：XP電源引入ECE60 60W的AC / DC，用40%的尺寸上的優(yōu)勢。

2014年十月：現(xiàn)代電力建筑師(AMP)聯(lián)盟形成。

2014年4月，崔公司設立了新的基準，其60數(shù)字負載點的(POL)穩(wěn)壓器的釋放。

2013年11月，Intersil公司推出的ZL8800雙相，免費補償，數(shù)字電源控制IC。

那么，如何做這些事件的證據(jù)，知識的力量設計機身的進步?

讓我們開始與Intersil的ZL8800雙相數(shù)字PWM控制器IC級。它支持從200千赫到1.33兆赫，這有助于降低電源電感器的物理尺寸的切換。另外，通過提供兩個控制階段它允許更小的無源元件的選擇，因為目前可在相對共享。它集易用性數(shù)字化控制的新標準。這是一種第四代控制器，完全否定了需要補償。這個很重要。數(shù)字化控制，現(xiàn)在為工程師提供了機會，以優(yōu)化電源操作，而不總是需要重新設計硬件。

除了數(shù)字化的實現(xiàn)，而又不太明顯，從創(chuàng)新的角度更顯著的明顯的系統(tǒng)監(jiān)控的好處，就是提供了控制的靈活性。傳統(tǒng)上，開關模式設計采用固定開關頻率加上電壓或電流模式的反饋。選擇的固定頻率導致在無源能量存儲組件緩解它們的選擇可預測的電流。這些部件的尺寸上在輸出的需要;負載電流;可以接受的紋波電壓;和噪聲。補償控制回路，這些初步?jīng)Q定之后發(fā)生的。麻煩的是，這些決定復雜的補償，因為可以有很大的變化中使用的部件和應用的環(huán)境的差異。這種方法往往導致控制環(huán)與亞最佳帶寬和損害穩(wěn)定性。

考慮電感容差。這些非直鏈組分基于平均電流，溫度，開關頻率和他們的年齡而不同。非鐵素體電感是臭名昭著的位置：在額定范圍內(nèi)，他們可以通過50%之間，相當于一個真正優(yōu)化的挑戰(zhàn)。在建立穩(wěn)定的循環(huán)中，系統(tǒng)帶寬可以由多達fswitch / 10降低。這需要超大的輸出電容，使良好的瞬態(tài)能源需求。這種專注于系統(tǒng)小型化(和成本)時，是一個比預期的情況較少。

然而，數(shù)字控制可以完全消除這種權衡。該ZL8800聲稱是同類產(chǎn)品中的第一款產(chǎn)品，提供不犧牲系統(tǒng)帶寬的補償，免費的解決方案。該器件的秘密是一個專有的系統(tǒng)，稱為ChargeMode，其工作在瞬態(tài)事件，以補充從輸出電容(S)的任何損失負責?？刂苹芈返倪^采樣輸出，并允許設計使用更小的輸出電容對于給定的應用程序。非線性ChargeMode確保能量儲備被維持。這主要方面，從傳統(tǒng)的薪酬體系設置這個數(shù)字實現(xiàn)分開。所產(chǎn)生的輸出具有最小的振蕩和過沖。

的緊湊負載點的(POL)使用ZL8800產(chǎn)生設計的早期例子是崔公司的NDM3Z-60設有一個標題60甲輸出能力。它處理的強硬POL應用之一;供給低處理器核心電壓(微控制器和FPGA)為0.6至1.5伏特的高效率。除了受益于ZL8800的補償?shù)倪M步，第二個進步是其使用的SEPIC饋入降壓拓撲結(jié)構有助于降低部件應力，增加每循環(huán)的能量傳遞 - 建立445 W / in3的功率密度的突破。

一個新的AC / DC行業(yè)標桿

雖然在剛10W /立方英寸的相當?shù)偷墓β拭芏?，新ECE60系列從XP電源提供離線功率的緊湊60瓦溶液。它也建立了一個新的績效衡量標準考慮到它管理的通用操作，從85到264 VAC輸入相結(jié)合，提供隔離，并符合最新的EMC和功率因數(shù)標準。它聲稱40%的規(guī)模優(yōu)勢競爭替代品。這些設備可以提供峰值負載能力高達額定負載的130%，持續(xù)30秒和寬工作溫度范圍為-25°C至+ 70°C。這些事業(yè)單位也會返回一個非常可觀的89%的轉(zhuǎn)換效率。

XP Power公司ECE60系列AC / DC電源圖片

圖1：ECE60系列的AC / DC電源。 (禮貌XP電源)

先進的熱管理新時代

最常規(guī)的電源設計安裝在印刷電路板的一側(cè)功率耗散元件(MOSFET和功率電感器)和依靠熱量從設計的頂側(cè)被除去，主要是通過熱傳導。然而，為了滿足不斷增長的功率密度的需求，有越來越多的趨勢，部署三維設計技術，提供通過巧妙地利用現(xiàn)代包裝技術和材料的更大的散熱量。

令人驚訝的3千瓦/ IN3現(xiàn)在可以

Vicor公司并不是第一家展示“芯片級”集成功率模塊，該獎項可能屬于Enpirion公司(現(xiàn)在是Altera公司的一部分);然而，懷格一直是最積極的逐一提高基準功率密度。他們躺在今天算得上一個3千瓦/ in3的能力。用他們的芯片(轉(zhuǎn)換器裝在封裝)技術的新一代模塊提供了一個令人印象深刻翻兩番的功率密度和降低20%的功耗相比上代。這一舉措使客戶能夠?qū)崿F(xiàn)前所未有的系統(tǒng)尺寸，重量和效率的提高。它們還非常節(jié)省空間(850瓦/平方英寸)，并提供高達98%的峰值轉(zhuǎn)換效率。

這是如何表現(xiàn)的飛躍實現(xiàn)?威盛的步驟，包括對3D封裝技術的應用相結(jié)合。該芯片的秘密，適用于Vicor的BCM和DCM系列，是其采用集成高頻磁結(jié)構結(jié)合了高密度互連基板。該設計使得空間使用對稱，雙面電路板布局的一倍功率處理和功率密度的最佳使用。消散熱量可從單元的兩側(cè)被傳導走。以下示出圖2為一個典型的芯片模塊的熱模型的兩個主要的體積功率耗散路徑(經(jīng)由包頂部和底部)是顯而易見的。

Vicor公司芯片的熱模型的圖像

圖2：新Vicor的芯片熱模型減半熱阻。 (Vicor公司提供)

最初的產(chǎn)品系列包括五種不同的封裝尺寸。除了令人印象深刻的功率密度，這些解決方案是低輪廓。圖3顯示了多么微小，這些產(chǎn)品已成為。

Vicor公司的芯片封裝尺寸選擇圖片

圖3：芯片封裝尺寸選項。 (Vicor公司提供)

聯(lián)盟將推動數(shù)字化標準邁進

通用性的電力供應來自數(shù)字控制派生是一把雙刃劍，為消費者和供應商的電源模塊的一致好評。未經(jīng)標準化的某種程度，對另一選擇一個方法產(chǎn)生了不希望的鎖定在一個關鍵的系統(tǒng)元件上。這是由行業(yè)領先的近期形成現(xiàn)代電力(AMP)財團的建筑，剛剛發(fā)布了其首款電源標準的認可。

聯(lián)盟成員崔公司，愛立信和村田制作所尋求建立共同的機械和電氣規(guī)范智能電源系統(tǒng)。迄今兩個標準已經(jīng)提出，以幫助確?；ゲ僮餍院桶踩诙垂┯脩暨x擇，大大減少下一代模塊的選擇風險。

正如我們在功率密度，攀登新的高峰，這是太容易忽略的設計工作已采取到達這里。在一個令人振奮的一年動力革新的總結(jié)，我們已經(jīng)看到一些發(fā)展共同努力達到新的性能基準。這無疑總結(jié)了工程的藝術在其最好的。