電源管理IC三大趨勢的深度解析

    據(jù)市調(diào)機構(gòu)iSuppli預(yù)計，2016年電源管理IC市場預(yù)計將達到387億美元，消費電子、網(wǎng)絡(luò)通信、移動互聯(lián)領(lǐng)域都是主要的應(yīng)用市場，汽車電子、新能源領(lǐng)域也逐漸發(fā)力。在應(yīng)用驅(qū)動和技術(shù)進步的作用下，對電源IC的技術(shù)要求也不斷走高。而且隨著應(yīng)用的不斷創(chuàng)新，電源IC的市場也呈現(xiàn)出需求多樣化，應(yīng)用細分化，更多高性能電源IC的市場需求也不斷深化以及擴展化，更好地為滿足系統(tǒng)創(chuàng)新，性能提升而服務(wù)。

    一方面，伴隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的不斷升級，PCB板上的芯片和元器件功能更高、運行速度更快、體積更小，驅(qū)使電源管理IC提供更低更精準的核電電壓以及更大的供電電流、更嚴格的電壓反饋精度、以及更高的效率性能。另一方面，電源管理IC應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴張和深入，實現(xiàn)更優(yōu)異的控制功能、更智能的控制環(huán)路，更快速的動態(tài)響應(yīng)特性，更簡化的外圍布局設(shè)計等都“不可或缺”。　　

    Altera電源業(yè)務(wù)部市場總監(jiān)Mark Davidson表示，為了幫助客戶解決這些挑戰(zhàn)和簡化設(shè)計，數(shù)字化、模塊化、智能化電源IC等已是必然之勢。

    數(shù)字電源激發(fā)活力

    各大電源管理IC廠商為應(yīng)對這一市場走勢，都在抓緊排兵布陣，而數(shù)字電源成為他們不遺余力的“招數(shù)”。

    據(jù)調(diào)研機構(gòu)IHS公司旗下IMS Research的報告，預(yù)計2017年全球數(shù)字電源市場營業(yè)收入將增至124億美元，數(shù)字電源IC市場將達到26億美元。數(shù)字電源市場以服務(wù)器和通信設(shè)備應(yīng)用為主導(dǎo)，同時拓展至其他更多應(yīng)用領(lǐng)域，或如星火燎原之勢。

    POL轉(zhuǎn)換器一般為低電壓，大電流數(shù)字負載提供電壓。保持電壓在1V左右的精確調(diào)節(jié)，同時利用純模擬控制技術(shù)來滿足近200A/ns的負載瞬態(tài)要求變得越來越困難。有些數(shù)字控制器能夠提供在同類模擬IC中難以實現(xiàn)的功能例如非線性控制。事實上，幾乎所有的POL數(shù)字控制器都包含了一些不同的旨在改善瞬態(tài)響應(yīng)的控制技術(shù)。這些專用控制算法構(gòu)成了傳統(tǒng)模擬電源公司進入數(shù)字電源開發(fā)的門檻。電源如果在內(nèi)部采用數(shù)字內(nèi)核實現(xiàn)控制環(huán)路，可以滿足極為嚴苛的瞬態(tài)要求，實現(xiàn)極低的紋波電壓，以及在輸出電壓范圍內(nèi)實現(xiàn)極高的精確穩(wěn)壓。同時可以支持 PMbus通信接口，可以實現(xiàn)遠程精確的電流，電壓和溫度監(jiān)控。

    數(shù)字電源為電源設(shè)計領(lǐng)域注入了新的活力，同時也對電源管理IC廠商提出了更高的要求。據(jù)了解，一方面，電源管理IC廠商不僅要提供一系列的整合設(shè)計方案，而非單一元件，提供高中低端全系列產(chǎn)品；其次，他們也需要全套數(shù)字電源開發(fā)工具，包括硬件和圖形介面（GUI）；最后，獲得相關(guān)周邊元件如Power Train，才能創(chuàng)建完整解決方案。另一方面，數(shù)字電源IC廠商如果再“單打獨斗”的話，顯然已“力有不逮”。Altera的Enpirion電源產(chǎn)品中國區(qū)高級業(yè)務(wù)經(jīng)理張偉超提到，主芯片廠家諸如FPGA/ASSP/ASIC的技術(shù)日新月異，在性能不斷提升的同時對電源的要求也異常的嚴苛，而電源管理 IC廠商不能再和以往一樣孤軍作戰(zhàn)，而是必須要和數(shù)字組芯片廠家協(xié)同作戰(zhàn)。　

    模塊化走勢彰顯

    受SoC化設(shè)計趨勢的影響，近年來電源管理IC技術(shù)表現(xiàn)出越來越強的模塊化趨勢。一方面，設(shè)備正變得越來越復(fù)雜，更多功能特性、更快更復(fù)雜處理器需要更先進的電源管理解決方案，電源管理技術(shù)要在更小的硅芯片上集成更多功能同時以更高的設(shè)計靈活性實現(xiàn)更強的系統(tǒng)用電性能，這正在改變傳統(tǒng)的電源設(shè)計方法。另一方面，模塊化的電源管理IC可有效降低系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性，節(jié)約電路板空間，提高系統(tǒng)的長期可靠性，同時也能有效降低系統(tǒng)成本，帶來的好處是顯而易見的。

    因而，市場上的模塊化電源管理IC開始不斷浮出水面。Altera日前就在其Enpirion電源解決方案中新增了一款30amp PowerSoC DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器EM1130。

    此外，電源管理IC的模塊化趨勢還體現(xiàn)在與板上其他芯片的 “集成化”上，市場上電源管理IC與主控芯片之間通信及監(jiān)控等功能的集成化也在日益增多。張偉超提到，未來，Altera將會利用Enpirion公司在電源方面的技術(shù)，將某些電源模塊集成進FPGA內(nèi)部，使得系統(tǒng)電路板電路更加簡潔，功耗和成本都得到優(yōu)化處理，并更加簡化FPGA系統(tǒng)的開發(fā)。

    智能化提升智能性

    而電源管理IC的智能化亦是大勢使然，或才能主動“配合”平臺主芯片的功能不斷升級的需求。張偉超介紹說，隨著系統(tǒng)功能越來越復(fù)雜，對能耗的要求越來越高，客戶對電源運行狀態(tài)的感知與控制的要求越來越高，電源設(shè)計人員不再滿足于實時監(jiān)控電流、電壓、溫度，還提出了診斷電源供應(yīng)情況、靈活設(shè)定每個輸出電壓參數(shù)的要求。此外，電源管理IC必須和電路板上所需要供電的設(shè)備進行有效地連接，因系統(tǒng)要求電源子系統(tǒng)和主系統(tǒng)之間更加實時的合作與配合，甚至要支持通過云端進行的監(jiān)控去管理，智能化的管理和調(diào)控已成必須。<