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绿色电源主要设计挑战是提高不同模式下的效率


中心论题:

  • 如何提高电源正常工作模式和待机模式下的效率
解决方案:
  • 2009年,飞兆半导体将重点开发绿色功率技术
  • 飞兆半导体采取的基本策略是功率电子和节能齐头并进


在电源设计中,主要的设计挑战在于如何提高正常工作模式和待机模式下的效率。IC设计在方法上必须不断推陈出新,以应对电源尺寸日益缩小和开关频率逐渐提高的趋势,同时也不能增加开关损耗。

在服务器、笔记本电脑和负载点应用方面,IC器件必须在轻、中、重载情况下都能够提供高效工作。

在便携式应用方面,如何在更小的外形尺寸中提供高水平的功能性,并延长电池寿命,仍将是设计人员面临的艰巨挑战。

对于噪声敏感应用,比如工业设备,抗噪能力是十分重要的,因此IC器件必须具有很高的静态和动态共模抑制 (CMR) 能力。此外,IC还应该具备更强的抗EMI能力。

2009年,飞兆半导体将重点开发绿色功率技术,致力于提高消费、通信、工业、便携、计算、医疗和汽车系统的能效。现在,全球对节能问题日益关注,众多已有的和新兴的规范都强制要求或规定应用能效,飞兆半导体将为此发挥积极的作用,利用创新解决方案协助客户满足这些规范的要求。

例如,在DC-DC应用中,飞兆半导体的8A降压稳压器FAN2108可在宽泛的输入电压范围上(3V到24V)提供高达95%的峰值效率。它是业界最小的8A集成式同步降压解决方案,非常适用于机顶盒、图形卡、负载点 (POL) 和工业电源设备等应用。

而FDMF6704 XS DrMOS是业界首款针对同步DC-DC降压稳压器的高性能及节省空间的6mm x 6mm DrMOS解决方案,适用于计算、游戏控制台和用户负载点 (POL) 应用。FDMF6704的峰值效率高达92%,能够让应用满足能源之星(ENERGY STAR)、Climate Savers和Green Grid等严格的高能效规范的要求。

FDMF6730在6mm x 6mm的紧凑型封装中集成了驱动器、LDO和MOSFET。这种解决方案可以提升性能及延长电池寿命。对于普通的UMPC系统调节,它可以提供95%以上的功效,同时节省印制板空间。

FAN5355则是一款800mA/1000mA 3MHz降压转换器,采用专有的超快架构设计,静态耗电量极低,却又能提供超快瞬态响应。在PFM模式下其静态电流一般为37uA,而即使在如此低的待机电流下,FAN5355也能够提供同类最佳的瞬态响应,从而增强了应对负载意外波动的能力。此外,这种架构在PFM模式下产生的纹波更低,因此能降低系统噪声,即使负载仅为1mA,也能大幅提升轻载效率至85%。对于中到重负载,经专门优化的电源轨可提高转换效率。

在电源方面,飞兆半导体的产品能够显著提高电源在正常工作和待机工作状态下的效率。其中,高集成度绿色FPS开关FSFR2100采用零电压开关 (ZVS) 技术,能够大幅降低MOSFET和整流器的开关损耗。采用这种技术,这款FPS开关无需散热器即可处理最大200W的功率,若使用散热器可处理的功率更高达450W。较之传统的硬开关转换器拓扑,FSFR2100的效率提高至97%。ZVS技术的另一个优势是能大幅降低开关噪声,与硬开关技术相比至少降低5dB。FSFR2100具有突发工作模式,能把待机功耗降至1W以下,轻易满足业界的1W倡议要求。

飞兆半导体有多款绿色FPS e-Series产品工作在准谐振模式下,可降低开关损耗,从而提高标准反激式转换器的效率。此外,飞兆半导体还开发出一款Power-SP模块FPP06R001。该器件是高度集成的同步整流器模块,在紧凑的转模(transfer-molded) 封装中整合了2个PowerTrench MOSFET和1个大电流栅极驱动器,能够简化电路板设计,省去多达10个分立元件,并减少20%的板上占用空间。与分立解决方案相比,还可降低10%的导通阻抗和16%的杂散电感,从而减小热耗散和电压应力。FPP06R001的高效率有助于电源设计满足下一代能源之星 (ENERGY STAR) 标准的要求,即规定电源在正常输出负载条件下必须达到85%及以上的效率。

在LCD TV和LCD监视器等LCD背光照明应用中,飞兆半导体的集成式CCFL背光逆变器驱动IC产品FAN7316和FAN7317能够简化设计,提高可靠性并降低总体系统成本。与市场上同类解决方案相比,使用飞兆半导体的产品可在LCD TV的四灯管逆变器设计中省去多达30个外部元件,从而简化设计,加快产品上市速度,并降低终端应用的材料清单 (BOM) 成本。

至于照明应用,飞兆半导体提供有用于紧凑型荧光灯 (CFL) 和线性荧光灯 (LFL) 设计的高度集成的镇流器IC产品FAN7710和FAN7711。这些器件在单个解决方案中整合了高端栅极驱动器、550V MOSFET、频率控制电路和分流稳压器。在高效率的CFL和LFL照明应用中,这种高集成度方案能够克服空间限制问题,并优化性能。

在电机应用中,飞兆半导体的集成式模块 (Motion-SPM) 和分立式解决方案能够减小逆变电机应用的外形尺寸,提高其效率和性能。这些应用包括洗衣机、空调、真空吸尘器、风扇电机和工业逆变器。

我们的技术解决方案将能够实现高能效电子产品,并解决当前设计人员面临的众多棘手的设计挑战。凭借我们在功率模拟、功率分立和光电器件设计和制造领域的丰富经验与专业能力,以及我们弥足珍贵的客户关系,我们的技术将协助照明应用、计算机、电源、家电和工业控制等功耗敏感应用最大限度地节能。先进的工艺与封装技术的结合,加之对系统及应用深入透彻的了解,将使我们得以开发出效率最大化、待机功耗更低且功率因数更高的解决方案。通过减少能源浪费,无需牺牲消费者的选择利益就可以实现大幅节能。

飞兆半导体采取的基本策略是功率电子和节能齐头并进。IC在睡眠模式、待机模式和激活模式下的能耗处理能力越强,应用获得的能效就更高。IC在所有负载情况下(轻、中、重载) 能够提供的效率越高,终端应用的能力就越高。所有这一切中,必须考虑到实际功率与视在功率之间的关系,对之予以校正(功率因数校正),这对所有由电网供电的应用都非常有益。

关键字:绿色电源 绿色功率 节能  本文链接:http://www.cntronics.com/public/art/artinfo/id/80001367

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