日前，德州儀器舉辦了電源新品發(fā)布會(huì)，介紹數(shù)款新問(wèn)世的產(chǎn)品，從這些新品中，我們能看出電源行業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)。
五大特質(zhì)分析
德州儀器DC/DC開(kāi)關(guān)降壓穩(wěn)壓器副總裁Mark Gary先生表示，對(duì)于德州儀器以及整個(gè)電源技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)說(shuō)，共有五個(gè)重要的指標(biāo)。
第一，高功率密度。第二，低EMI。第三，低IQ。第四，低噪度、高精度的需求。第五，隔離。
全新的充電IC產(chǎn)品
德州儀器日前進(jìn)一步小型化了降壓-升壓電池充電器集成電路，可以支持到5A的充電，1-4節(jié)充電電池。其集成了功率路徑管理，以實(shí)現(xiàn)更大功率密度、通用及快速充電，充電效率高達(dá)97%。BQ25790和BQ25792支持小型個(gè)人電子產(chǎn)品、便攜式醫(yī)療設(shè)備和樓宇自動(dòng)化應(yīng)用中的USB Type-C和USB Power Delivery(PD)端口高效充電，將傳統(tǒng)的5W-10W輸入端口提升到了100W，并能將靜態(tài)待機(jī)電流降低10倍。此外，該降壓-升壓產(chǎn)品還支持無(wú)線雙向充電，提供更廣泛的電壓適配。
德州儀器電源管理解決方案產(chǎn)品線經(jīng)理Samuel Wong總結(jié)了德州儀器充電管理產(chǎn)品的四大特點(diǎn)。
一，通用并支持快速充電：通過(guò)集成的雙輸入選擇器支持多種電源，包括無(wú)線、USB、桶形插孔和太陽(yáng)能充電，適用于3.6 V到24 V的應(yīng)用。
二，功率密度提高50%：具有155 mW/mm2的功率密度，比市場(chǎng)高了2倍�！罢麄�(gè)充電過(guò)程中你不會(huì)感受到任何熱量�！盨amuel特別強(qiáng)調(diào)道。
三，延長(zhǎng)電池運(yùn)行時(shí)間：TI首款靜態(tài)電流小于1 ?A的支持多電芯的降壓-升壓電池充電器，儲(chǔ)存時(shí)間延長(zhǎng)了5倍。1μA意味著產(chǎn)品在存儲(chǔ)狀態(tài)下，電量?jī)H僅損耗0.05%。
四，設(shè)計(jì)靈活性：通過(guò)集成了MOSFET、電池FET、電流檢測(cè)電路和雙輸入選擇器，減少了解決方案的尺寸和物料清單。
堆棧式DC/DC降壓轉(zhuǎn)換器
德州儀器的首款可堆疊多至四個(gè)集成電路的新型40-A SWIFT DC/DC降壓轉(zhuǎn)換器是Samuel介紹的第二款新品。該降壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為大電流、FPGA或處理器而設(shè)計(jì)，可通過(guò)4顆堆疊在85°C的環(huán)境溫度下提供高達(dá)160A的輸出電流，比市場(chǎng)上其他功率集成電路高四倍。開(kāi)關(guān)頻率高達(dá)1.5 MHz，在眾多40A DC/DC轉(zhuǎn)換器中，TPS546D24A效率更高，能夠在高性能數(shù)據(jù)中心、企業(yè)計(jì)算、醫(yī)療、無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施以及有線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。
結(jié)合電源五大特質(zhì)，Samuel給出了TPS546D24A的四大特點(diǎn)。
首先是電源更小，采用的是5mm×7mm平點(diǎn)，沒(méi)有引腳的QFN封裝，同時(shí)通過(guò)集成外圍器件，可減少電路板中多達(dá)6個(gè)外部補(bǔ)償組件。
第二是熱性能更加，實(shí)現(xiàn)8.1°C/W的低熱阻，運(yùn)行溫度比其他DC/DC轉(zhuǎn)換器低13°C。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，熱耗損每升高1℃，就會(huì)多浪費(fèi)1%的效率，所以13℃的降低，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)可減少大量的能源成本。
第三，是在高開(kāi)關(guān)頻率下提高效率。產(chǎn)品采用0.9-mΩ低側(cè)MOSFET， 比其他DC/DC降壓轉(zhuǎn)換器效率高3.5%。
第四，是高精度，輸出電壓誤差小于1%，具有管腳復(fù)用可配置性，可實(shí)現(xiàn)更精確的監(jiān)測(cè)電流，支持PMBUS可以及時(shí)提供故障報(bào)告。
電源模塊解決方案
德州儀器推出的業(yè)界更小的采用四方扁平無(wú)引線封裝(QFN)的36V、4A電源模塊TPSM53604DC/DC降壓模塊，面積為5mm x 5.5mm，集成電感，可支持效率高達(dá)95%、總面積為85mm2的單面布局設(shè)計(jì)，電源尺寸減少30%，功率損耗減少到其他同類(lèi)模塊的50%。同時(shí)產(chǎn)品配有一個(gè)導(dǎo)熱墊來(lái)優(yōu)化熱傳遞。
TPSM53604可在高達(dá)105°C的環(huán)境溫度下運(yùn)行，能夠支持工廠自動(dòng)化和控制、電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、測(cè)試和測(cè)量、工業(yè)運(yùn)輸、航空航天和國(guó)防等領(lǐng)域的堅(jiān)固應(yīng)用。
通過(guò)將TPSM53604與緊湊的降壓模塊(如TPSM82813和TPSM82810)配對(duì)，工程師可以創(chuàng)建從24-V輸入一直到負(fù)載點(diǎn)的完整電源解決方案，同時(shí)更大限度地減少設(shè)計(jì)時(shí)間和精力。
產(chǎn)品特點(diǎn)首先是電源更小更簡(jiǎn)單，適用于標(biāo)準(zhǔn)QFN封裝的24V、4A工業(yè)應(yīng)用的更小解決方案。
第二則是高效散熱，高效的熱傳遞使其能夠在高達(dá)105°C的環(huán)境溫度下運(yùn)行。
第三是滿(mǎn)足CISPR 11 B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的EMI優(yōu)化設(shè)計(jì)。
隔離式DC-DC轉(zhuǎn)換器
隔離式DC-DC轉(zhuǎn)換器UCC12050采用新型專(zhuān)有集成變壓器技術(shù)開(kāi)發(fā)而成，是業(yè)界更低電磁干擾，500mW高效隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器。其2.65mm的高度能夠減小解決方案的體積(與離散解決方案相比減少了80%，與電源模塊相比減少了60%)，效率是同類(lèi)產(chǎn)品市場(chǎng)的兩倍。UCC12050專(zhuān)為提高工業(yè)性能而設(shè)計(jì)，其5kVrms增強(qiáng)隔離和1.2kVrms的工作電壓可以防止系統(tǒng)出現(xiàn)高壓峰值(如工業(yè)運(yùn)輸、電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和醫(yī)療設(shè)備中)。
產(chǎn)品具有三大特點(diǎn)，第一：提升功率密度，效率和功率密度是市場(chǎng)同類(lèi)器件的兩倍。
第二：集成變壓器具有更低的初級(jí)至次級(jí)電容，優(yōu)化了EMI性能。
第三：增強(qiáng)隔離及寬溫度范圍，提升了產(chǎn)品的可靠性。帶有8-mm蠕變和間隙的增強(qiáng)隔離用于保護(hù)和抵抗地電位差。
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德州儀器在氮化鎵上的進(jìn)展
眾所周知，氮化鎵的開(kāi)關(guān)速度更快，高達(dá)2MHz甚至10MHz以上的速度，所以可實(shí)現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)換效率，所以有眾多電源管理廠商都開(kāi)始從事第三代半導(dǎo)體的產(chǎn)業(yè)化工作。
Mark強(qiáng)調(diào)，雖然業(yè)界在2015年左右才開(kāi)始談?wù)摰�，但德州儀器從2010年開(kāi)始就開(kāi)始自主研發(fā)，迄今為止，德州儀器內(nèi)部已經(jīng)有超過(guò)3000萬(wàn)可靠性小時(shí)的實(shí)驗(yàn)資料，能夠確保氮化鎵的終身可靠性。并且，德州儀器擁有自己的氮化鎵工廠和供應(yīng)鏈，可以滿(mǎn)足供貨需求，并且也可以更好地降低成本。
Mark補(bǔ)充道，當(dāng)談?wù)摮杀局畷r(shí)，需要考慮的是系統(tǒng)整體成本效益，而不是單一的某顆芯片，目前車(chē)用客戶(hù)正在高度關(guān)注氮化鎵，這正是因?yàn)獒槍?duì)汽車(chē)等復(fù)雜應(yīng)用和嚴(yán)苛需求的情況下，氮化鎵可以帶來(lái)整體解決方案上的優(yōu)勢(shì)。
目前，德州儀器氮化鎵FETs產(chǎn)品主要包括150mΩ、70mΩ和50mΩ氮化鎵。2017年德州儀器和西門(mén)子同步展示了業(yè)界首個(gè)10千瓦的云電網(wǎng)與氮化鎵連接的產(chǎn)品，最近德州儀器也發(fā)表了自主研發(fā)通過(guò)對(duì)流冷卻實(shí)現(xiàn)900V、5000W的雙向AC/DC平臺(tái)。未來(lái)在車(chē)載充電、電網(wǎng)充電以及太陽(yáng)能領(lǐng)域都會(huì)是氮化鎵的突破口。
Mark詳細(xì)介紹了德州儀器的雙向AC/DC平臺(tái)，由于轉(zhuǎn)換效率極高，所以在沒(méi)有外圍冷卻風(fēng)扇的情況下，峰值效率高達(dá)99.2%。并且該方案支持堆疊拓展，功率密度比IGBT方案高3倍。同時(shí)結(jié)合德州儀器 C2000數(shù)字控制器，從而實(shí)現(xiàn)完整的解決方案。
從德州儀器的電池管理芯片，到DC/DC降壓轉(zhuǎn)換器，從電源模塊到支持隔離的系統(tǒng)，以及前沿的氮化鎵，我們可以看到德州儀器的所有產(chǎn)品都沿著開(kāi)始所說(shuō)的五大特質(zhì)而發(fā)展，不斷貼近客戶(hù)，開(kāi)發(fā)出符合產(chǎn)業(yè)需求的新技術(shù)。
