高性能电源技术和解决方案未来会如何演进?

来源: 芯闻路1号 作者:程文智 2023-10-25 17:56:26

  电源无处不在,种类繁多,涉及的技术也很多。有不同电压,不同功率的电源,还需要用到不同的拓扑结构,不同的隔离方式等等,随着电源技术的发展,人们对电源芯片与电源模块也提出了不同的要求。

   

  在不久前2023 EEVIA年度论坛上,ADI公司亚太区电源市场经理黄庆义从电源芯片和电源模块两方面介绍了ADI在高性能电源方面的技术积累,以及未来演进方向。在他看来,目前的高性能电源只要关注三个方面的性能,即效率、面积和电磁辐射。

图:ADI公司亚太区电源市场经理黄庆义

  效率方面,目前业界都在致力于提高电源的效率,因为如果能够节约能耗,将会带来巨大的经济效益;

   

  面积方面,由于现在各种设备都越来越小,都希望能够最大限度地降低电源面积,这样可以在有限的空间内放置更多的电源,从而提高电源功率密度;

   

  电磁辐射方面,因为电力电子器件都放置得非常紧密,带来的电磁干扰和辐射很大,特别是电源切换到开关电源后,这个问题更加突出。

  他在分享中指出,虽然想要做出小体积、高效率、低电磁辐射的电源产品挑战很大,但业界都在朝这个方面不断努力。ADI在这方面积累了不少经验,黄庆义拿ADI的Silent Switcher芯片与高功率密度电源模块举例来阐述电源技术的发展方向。

  Silent Switcher技术解决噪声和振荡问题

  开关器件在电路中进行高速开关的时候,会产生很多很高的di/dt,从而会产生很高的振荡,不管是在时域上观察,还是从频率上测量,都非常明显。比如从时域上看波形,会发现振荡非常明显,高速开关,加上线路中的寄生电感,以及引起的di/dt,在开关的节点就会形成很高的尖峰。这些谐波如果经过傅里叶分解之后,在频谱上就可以看到高次的谐波,这样的产品在EMC测试中,有可能在某个频点就过不了。因此,工程师并不喜欢看到振荡。

  那么,这个问题如何解决呢?传统的做法会降低开关的频率,增加外部吸收电路等,将开关的速度降低,就可以使得振铃比较小。但这些方法会增加开关电源的损耗,这样就会降低电源的转换效率。ADI经过多年的实践,提出了Silent Switcher技术,该技术可以比较好地解决这个问题,在比较高的开关频率的同时,能够减小振铃,产生比较低的EMI,通过傅里叶变换的谐波分量也会低很多。此外,由于开关频率很高,可以选用体积更小的磁性元器件与电容,从而降低电源的体积。

  据黄庆义介绍,ADI的Silent Switcher已经发展到了第三代Silent Switcher 3,最新的Silent Switcher 3已经不需要增加外部电容,且在普通DC/DC性能之上,还增加了一个低噪声功能,使得它的输出噪声与LDO相当。因此在一些大电流应用中可以采用Silent Switcher 3来替代LDO产品。

  电源模块向高功率密度方向发展

  现在的电源,尺寸越来越小,很多外围电路都集成在了非常小的模块内,从而大大降低了电源尺寸,同时为客户设计带来了很大的便利。

   

  在黄庆义看来,未来电源整体的发展方向是集成化越来越高、电流越来越大,及厚度越来越薄。他同时支出不管什么样的电源,其功率密度将会越来越高。

  据悉,ADI有很多种类型的电源模块可供客户选择,比如超低噪声的、超薄的、带监控的、大电流的,以及多路输出并能并联使用的等等。

图形用户界面

描述已自动生成

  此外,他还特别提到,目前业界谈论比较多的是如何将电源方案与信号链产品放置在一起。这样做的好处是,客户在验证整个解决方案的时候,可以不需要再关心电源的纹波、动态效率等等参数,而是直接测试射频输出或影像输出即可。也就是说,现在越来越多的客户希望能够将电源和信号链做成一个整体解决方案。

  结语

  总的来说,现在芯片厂商开始不仅仅只提供IC器件,而是越来越多地向提供整体解决方案方向发展。高性能的电源产品也一样,不仅提供芯片,还提供电源模块,甚至是加上信号链产品的整体解决方案。

0
收藏
0