电源及其测试的热点与动向

摘要：通过对众多公司的访问，发现数字电源是增长很快的领域；功率器件的效能在提升，封装是其创新的一个重要部分；电源模块正

>> 台式电源测试的革命 模块电源的热测试 基于LabVIEW的二次电源测试系统设计与实现 Smart switch（智能开关）模块电源转换失效的测试与诊断 集成电路测试仪电源电路的仿真设计研究与应用 软件定义无线电结构的测试仪器与ＲＦ测量的新热点 社会热点命题动向研究 电子计量测试的发展动向和趋势 流散研究的兴起及其基本动向 通信电源电磁兼容性分析与测试 LED驱动电源测试与过CE认证解析 UPS电源电气测试技术与性能分析研究 通信电源维护要求与测试仪表 电源噪声测试 高效、经济、实用的ＲＩＧＯＬ开关电源测试方案　 LED驱动电源的综合性能测试方法讨论 数控直流稳压电源的测试 基于虚拟仪器的航空电源测试系统 测试电源的输入瞬变和负载瞬变 寻找最好的Ｖｉｓｔａ平台电源２４款主流ＰＣ电源横向测试 常见问题解答 当前所在位置：

关键词：电源；功率器件；模块；电源管理；能量采集；测试

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2014.3.001

数字电源或将跳跃式增长

数字电源及其IC营收将在2014年上跳65%

据IHS，全球数字电源市场正在经历爆炸式的增长，数字电源和数字功率集成电路（IC）预计2014营收增长近65%。如图1，2014年数字电源的全球收入预计达33亿美元，预计2018年将攀升到118亿美元。与此同时，数字电源IC的全球收入将在2014突破6.05亿美元，2018年达到31亿美元。

数字电源为客户提供了许多超过传统模拟电源的优点，IHS电源和存储元件分析师Jonathon Eykyn 指出，包括整体材料清单（BOM）的降低。这是通过减少分立元件的数量，减少碳足迹，提高功率密度，提供监控，优化的功率和系统，同时在运营、加快上市速度等方面得到了改进。

从通信正渗透到多个领域

台达（Delta）电子在2013数字电源市场有最大份额，估计占10.3%的行业总收入。其次是Eltek和爱默生（Emerson），分别占有9.1%和8.8%的市场份额。

在数字电源IC市场，TI估计有9.8%。英飞凌和Powervation紧随其后，分别获得9.6%和8.9%的市场份额。

可见，“数字电源和数字电源IC市场仍然相当分散，没有供应商具有主导地位，”Eykyn认为，“这意味着竞争和创新是获取客户的主要手段。”

尽管数字电源市场已公认擅长在服务器和电信市场，然而，IHS现在开始看到越来越多的更广泛产品和应用，这是推动其快速增长的原因。

“数字电源在经历了几年的具有商机的技术开发后，已进入了快速发展期。”国际整流器公司 （IR） 亚太区销售副总裁潘大伟也同样认为，预计今后10年对高能效产品的关注会推动数字电源管理在DC-DC转换器等领域的应用。为此，IR推出了高性能CHiL数字IC和分立产品（例如面向DC-DC 应用的PowIRstag多相器件）。

苏州易能微电子科技公司是把数字电源带入消费电子的典型。该公司是国内第一家做数字电源的企业，也是为数不多能把数字电源芯片做进消费类电子的供应商。易能微CEO吴钰淳称，早期数字电源主要应用在工业领域。随着技术经历了十多年的发展，2011年后每年都有数字电源IC的小公司被大公司并购，数字电源IC不断挑动着资本界和传统电源IC界的神经。

以前数字电源IC被认为具有两个突出的缺点：功耗高，成本高。但随着半导体制造技术的发展，已无法阻止数字电源替代模拟电源的历史进程。以iWatt（注：已被Dialog半导体公司收购）等创新公司为代表，数字电源技术很好地应用于LED驱动和AC/ DC等典型的消费类领域。

目前典型的数字电源架构可以分为：

1. 以DSP/ARM/MCU为中心的软件架构；

2. 以ASIC为中心的硬件架构；

3. 易能架构，软硬件结合的架构。

“很明显可以看出未来数字电源架构的变化趋势。第一种架构非常灵活，但性能瓶颈、使用复杂是最被诟病的；第二种架构的灵活性较差，而电源应用千变万化，因而无法满足大量电源设计的需求；第三种架构无疑是未来数字电源架构的典范。”另外，工业电源设计会变得出乎意料地简单，会带来一系列新的工业技术突破和变革。

提升效能来自于两个方面：开关器件为代表的功率损耗、系统不必要的功率浪费。前者靠改进开关器件为主，也是各大IC厂商激烈竞争的领域。后者依靠的是对系统的管理，其重要性越发体现出来。小到一个平板中最耗电的CPU需要复杂的动态功耗管理，大到服务器系统中对于能耗的复杂管理都是传统模拟PMIC无法解决的问题。这就是数字电源应用的大好舞台。

事实上对于系统能耗管理早已应用了数字电源管理技术，只是一直以来没有一家公司能真正推出一款方便强大而又灵活的PMIC，大多数是采用DSP/MCU等通用器件来处理这些复杂的问题。但DSP/MCU显然没有足够的管理和处理速度来应付各种电源应用场合。易能正致力于应用全新的数字电源架构来解决这个世界性的难题，“这种能耗减少的贡献远胜于建一个三峡水电站。”

功率器件：效率在提升，封装是重要创新

英飞凌电源管理及多元化市场部经理肖辉：目前看来，功率半导体器件的整体市场将持续增长，效率和功率密度将是衡量系统解决方案的重要因素。智能手机、平板电脑、消费电子和智能家居市场的崛起，对于解决方案的功率密度和便携性要求月来越高。为满足能效社会的需求，光伏发电、风力发电、新能源汽车等行业需求仍将强劲，服务器电源、通信电源、笔记本电脑等传统市场对于系统效率的要求也越来越高。半导体技术方面，现有硅半导体器件的持续创新，比如降低导通阻抗，减小开关损耗，封装技术的创新，可以实现系统效率和功率密度的提升。此外，宽禁带半导体技术，如SiC和GaN半导体市场的发展也值得关注。

封装

安森美半导体亚太区电源管理部市场推广经理蒋家亮：从封装技术的角度来说，为了配合智能手机、平板电脑、通信、计算机等应用对减小方案尺寸的需求，安森美等供应商在不断推动微封装及功率密集型封装，例如安森美SO8F、μ8FL、PhaseFET、双MOSFET封装等，其中，增强散热性能的SO8FL（从顶部及底部冷却）的散热性能优于竞争对手50%。

系统典型应用的端到端大功率电源解决方案

SynQor中国区经理袁文俊：高功率密度要求是电源设计的一个关键性挑战。目前，电源技术正朝向更小尺寸、更大功率、更高功率密度发展。同时，也需要基于电源技术和经验，根据客户的实际应用，为客户提供端到端的系统级解决方案。

SynQor一直立足于传统标准的工业封装砖型模块的研发和生产，而且现在已经逐步扩展到为客户提供系统级的端到端的解决方案。以往客户需要自己搭建模块线路，由于他们不是电源专家，可能要去翻阅很多资料，寻求很多帮助。而我们能够根据对模块电源的专业知识，为客户提供有针对性的系统解决方案，可大大提升客户推出新品的效率，并帮助完善稳定性和可靠性。

燃料电池解决方案是SynQor从去年开始关注的目标市场。目前燃料电池多用于通讯设备、基站的备份电池组。这种新型的燃料电池里面填充氢气等气体，使电池组体积变小，重量也大大降低。SynQor针对该目标市场，推出了1/8砖、1/4砖和1/2砖系列的高压非隔离产品。此类产品特点是输入和输出范围都极宽，例如1/2砖产品输入范围可达9～90V伏，输出0～90V。之所以需要这么宽的电压范围，因为燃料电池从满充到放电完成的过程中，由于燃料电池的内阻和大电流放电的存在，其输出电压会有很大幅度的跌落。因此SynQor提供的这种标准化、宽输入调节的大功率模块，可以帮助解决这种问题，大大简化了客户的系统设计和实际应用。而且，非隔离架构使得这款产品的转换效率非常高，可达96%或97%以上。这也和目前倡导的高效节能的绿色能源理念相契合。

同时，配合电池充放电回路的应用，SynQor的模块还带有电压和电流监控功能。当蓄电池没电的时候，其充电电流非常大；而当快要充满时，则可以调整输出电流，减少功耗。

芯片实现微纳功耗

ADI公司电源管理部门市场工程师张洁萍：我们可以通过新的控制技术降低静态功耗，降低轻载功耗；通过器件集成的特性提升整体工作效率，如电源器件通过检测系统的工作状态动态调节输出电压来达到效率优化的目的；在功率器件方面通过工艺改进来提高效率。各种所做的提升均为节能环保理念做出应有的努力。

电源管理方面，传统的开关电源工作时需要至少1mA的静态电流，但是ADI将要的若干开关电源产品实现了nA级的静态电流，这在控制方式上和器件选型上均做了优化。

A D I已推出了一系列主打低功耗的产品和解决方案，例如，ADuM144x可谓功耗很低的数字隔离器；还有ADXL362，是微功耗、3轴、±2 g/±4 g/±8 g数字输出MEMS加速度计；AD9249和AD9681是新款14位模数转换器，以最小尺寸提供最低功耗；AD8232为单导联心率监护模拟前端；还有基于电化学传感器的ADI微功耗有毒气体检测解决方案。

TI推出了五款超低功耗电源芯片，支持新一轮能量采集设计。五款产品可高效提取和管理从光源、热源或机械能源采集的微瓦 （mW） 至毫瓦（mW） 级电源。该 bq25570、bq25505、TPS62740、TPS62737 与 TPS62736 支持业界最低工作静态电流，可为无线传感器网络、监控系统、可穿戴式医疗设备、移动附件等难以获得供电的应用实现无电池工作。

对传统的LDO技术来说，支持 2节干电池输入（最低2V）和1 . 8 V M C U内核电压是个挑战。过去，普通LDO最低输入电压仅为2.5V，压差400mV。为此，英联开发出了一款LDO （UM375），可支持2V输入和MCU内核电压1.8V输出，这也意味着能有效转换90%的能量延长电池寿命。