電源管理IC三大趨勢的深度解析

    據(jù)市調機構iSuppli預計，2016年電源管理IC市場預計將達到387億美元，消費電子、網(wǎng)絡通信、移動互聯(lián)領域都是主要的應用市場，汽車電子、新能源領域也逐漸發(fā)力。在應用驅動和技術進步的作用下，對電源IC的技術要求也不斷走高。而且隨著應用的不斷創(chuàng)新，電源IC的市場也呈現(xiàn)出需求多樣化，應用細分化，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。

    一方面，伴隨著半導體工藝技術的不斷升級，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應用領域不斷擴張和深入，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)響應特性，更簡化的外圍布局設計等都“不可或缺”。　　

    Altera電源業(yè)務部市場總監(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)調研機構IHS公司旗下IMS Research的報告，預計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)字電源市場以服務器和通信設備應用為主導，同時拓展至其他更多應用領域，或如星火燎原之勢。

    POL轉換器一般為低電壓，大電流數(shù)字負載提供電壓。保持電壓在1V左右的精確調節(jié)，同時利用純模擬控制技術來滿足近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)響應的控制技術。這些專用控制算法構成了傳統(tǒng)模擬電源公司進入數(shù)字電源開發(fā)的門檻。電源如果在內部采用數(shù)字內核實現(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)字電源為電源設計領域注入了新的活力，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計方案，而非單一元件，提供高中低端全系列產品；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電源產品中國區(qū)高級業(yè)務經理張偉超提到，主芯片廠家諸如FPGA/ASSP/ASIC的技術日新月異，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化設計趨勢的影響，近年來電源管理IC技術表現(xiàn)出越來越強的模塊化趨勢。一方面，設備正變得越來越復雜，更多功能特性、更快更復雜處理器需要更先進的電源管理解決方案，電源管理技術要在更小的硅芯片上集成更多功能同時以更高的設計靈活性實現(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)設計的復雜性，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，將某些電源模塊集成進FPGA內部，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情況、靈活設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，智能化的管理和調控已成必須。<