精英观点

30年来电源设计有了许多改变。例如一个看似非常简单的设计任务：利用典型的24V工业总线电压生成一个5V/1A稳压输出。30年前当线性稳压器开始流行时，因为高功耗，该方法的根本不可能的。 变压器将用于生成尽可能接近所需负载电压的输出电压，以减少电压降和LDO的功耗。整体效率只在40％范围内。更高的负载电流需求迫使工程师提高效率和改善热管理。他们开始使用开关式电源。 然后，大约20年前，引入了“易用性”降压稳压器设计概念和集成了开关和简单的设计方法的“SIMPLESWITCHER®”品牌。这样可以通过消除变压器和大型散热片使整体解决方案尺寸急剧减小。使用上述设计实例，第一个LM257x系列已经实现了2％的效率，解决方案尺寸为00mm²。 第二代SIMPLESWITCHER代表了电源设计未来的趋势，满足了顾客降低成本，同时进一步提高效率到4％，缩小解决方案尺寸的需求。使用设计软件可以取代人工计算，缩短了设计周期。 在随后的几年，先进的硅技术进一步增加了开关频率，导致电感和电容尺寸减小。较小总体规模尺寸已经实现，但这引入了进一步的问题，气流不足导致更高的工作温度，从而降低了系统的使用寿命。为了避免这个问题，需要进一步改进效率。 今天最新的趋势是在非常高的环境温度下实现最小的解决方案尺寸。此外，负载电流要求也在不断增加。因此，实际稳压器设计要效率最高和最大的集成。易于制造和布局必须满足可测性、机械强度和避免电磁辐射任何问题的要求。所有这些要求可通过今天的SIMPLESWITCHER电源模块（LMZ系列）来实现，它可以实现90％的效率，解决方案尺寸为370mm²，环境度高达110℃。 电源管理项目效率另一个方面是产品推向市场的时间。设计时间短可以降低开发成本，提高高价值定制解决方案的灵活性，更快实现新产品的创收。为了满足这一需要，美国国家半导体推出了基于Web的设计工具WEBENCH®，它可在几秒钟内产生可靠的电源设计，并根据设计要求进行分析和优化。 除了负载点稳压器效率的不断增加，整个系统的电源管理正成为下一个重点。基于模块化概念的系统诸，如刀片服务器、存储网络系统、路由器和交换机、电信或工厂自动化，均受益于一个动态的、智能电源管理系统。没有加载的子系统可以关闭。因此其他子系统超载，没有在最高功率效率运行，需要从低负荷运行的子系统那里得到共享支持。在这里，像LM25066的器件具有功率限制的热插拔控制能力，同时可测量子系统的输入电压和电流，提供一个真正的功率测量和温度测量。数字接口可以实时监控和控制这些参数。 经过超过30年的效率改善，我们需要利用高效率器件从单芯片优化走向系统优化，这些得到了最新的、高性能的设计工具发复杂算法支持。