“更小尺寸、更高功率密度”,這是目前電源產品的主要發展趨勢。
日前,德州儀器(TI)召開新品發布會,宣布推出電源管理產品6條產品線其中兩條產品線——降壓DC/DC開關穩壓器及高壓電源領域所推出的最新產品。三款新品都將德州儀器電源產品的功率密度提升到新的高度。
德州儀器副總裁兼降壓開關電源產品業務部總經理 Mark Gary和高壓電源應用產品業務部氮化鎵(GaN)功率器件產品線經理 Steve Tom在發布會上對新產品作了詳細介紹。
Mark Gary表示,目前電源領域所面臨的的挑戰主要來自兩方面:第一是在偏消費領域,要求電源具有更小的尺寸及更長的使用壽命;第二是工業自動化領域,對電源功率和效率的要求越來越高。
德州儀器副總裁兼降壓開關電源產品業務部總經理 Mark Gary
德州儀器的電源管理產品共有6類,分別是降壓DC/DC開關穩壓器、電源開關接口與照明、電源管理、高壓電源、線性電源、升壓多通道多相位DC/DC。
降壓轉換器
Mark Gary介紹了德州儀器寬輸入電壓轉換器功率密度演化:
以上歷史演化過程,清晰地反映了功率密度的發展變化過程。這里主要是頻率變化,從52kHz到2.1MHz,尺寸變得更小,頻率的提高對功效會產生影響,TI的產品不僅提高了頻率,而且還提升了功效。
Mark Gary介紹了德州儀器最新推出的兩款產品:寬輸入電壓轉換器電源模塊LMZM33606和低輸入電壓轉換器TPS62827。
Mark Gary表示,LMZM33606電源模塊有三個顯著優點:
(1)EMI特性優良。開關電源是EMI的主要來源,其中一個原因是電流環路是高頻的,模塊已經把電容集成進去,可以把電流環路做到更小,這樣就可以滿足很多EMI標準。從模塊規格上看,它可以滿足EN55011和CISPR11輻射的標準。所以,EMI性能優越,工程師不再需要花時間調試EMI性能。
(2)功率密度。將被動元器件,如電感、電容、電阻器件等集成到芯片里,采用QFN封裝,下面是基板。因為有基板存在,所以熱阻比較小,散熱也比較好。再加入一些屏蔽電感,屏蔽電感比傳統的電感EMI性能更高。
(3)WEBENCH?使設計變得簡單,TI支持使用WEBENCH?在線設計,為用戶提供便利,只需將輸入輸出參數放到WEBENCH?里,易于算出電容和電阻。
對于LMZM33606電源模塊的市場和應用,Mark Gary表示,TI電源模塊具有抗EMI性好、功率密度高、更可靠的特點。典型應用是測量測試的儀器及工業或工廠自動化,此外,任何需要小體積、EMI優勢的地方,都可以使用電源模塊
TPS62827是5.5V輸入,4A輸出的降壓轉換器,TPS62827產品的優點:
(1)輸出精度比較高,采用DCS的控制,TI有很多的控制方式,用在不同的產品里,這主要是根據一些客戶需求變化。DCS控制可以使得精度控制在1%(偏差)范圍內,比較符合處理器和FPGA的應用。
(2)芯片尺寸只有1.5mm×1.5mm,外圍的部件也較小,板子的功率密度很高。
(3)除了4A的產品還有2A-3A pin to pin的,如果客戶不需要大電流,可以用pin to pin與其置換。
因為TPS62827是5.5V輸入的,比較適合電池輸入或二級電源應用場景,典型的應用如SSD固態硬盤、樓宇自動化、PE應用、通信設備等。
高壓產品
德州儀器高壓電源應用產品業務部氮化鎵(GaN)功率器件產品線經理 Steve Tom介紹了德州儀器面向高壓電源領域的氮化鎵(GaN)功率器件LMG341x系列。
德州儀器高壓電源應用產品業務部氮化鎵(GaN)功率器件產品線經理 Steve Tom
Steve Tom表示,GaN技術很受大家的關注,主要原因是它有一些顯著的優點:
GaN產品可以在很高頻率的開關電源里工作。頻率的提高可以顯著地減小變壓器、電感和電容的體積,傳統的變壓器設計,600V輸入一般只有100kHz頻率,而變壓器體積會非常大,整體重量大于650g。TI的GaN產品頻率可以運行到1MHz,是傳統頻率的10倍,理論上可以把電感的尺寸減小10倍,電容的尺寸也可減小10倍。頻率提高使體積減小是GaN技術顯著的特點。除了體積減小之外,GaN產品的效率也是非常高的。
Steve Tom表示,GaN的應用領域非常廣泛:
GaN從小功率到大功率,小功率像PE、手機充電器、筆記本充電器,一般幾十瓦或100多瓦;到工業自動化和機器人里,這個功率可以到幾百瓦到幾千瓦,對功率的需求會越來越多,對可靠性的要求也會越來越高。
電力基礎設施和新能源應用,像充電樁,更高的功率到幾十千瓦,這個應用非常廣泛,既有小功率也有大功率,訴求點是,可以找到體積大小比較合適的解決方案,GaN就可以是合適的選擇。
設計支持
對于電源設計工程師來說,德州儀器的WEBENCH?大家都不會陌生。談及德州儀器電源產品的優勢,Mark Gary和Steve Tom都將WEBENCH?對工程師的支持列入。
TI官網提供很多的資源,讓用戶在用TI產品時更簡單,更方便。TI所有的產品都支持WEBENCH?在線仿真和設計,簡化設計應用,只要把參數輸入進去,所有的結果在網站上可以得到非常好的顯示。
最近,德州儀器又為中國電源設計工程師帶來一項新的技術大餐:德州儀器和《電源設計基礎》的原版作者,全集成PWM之父Robert Mammano合作,帶來《電源設計基礎》全新中譯本,可以讓客戶或工程師除了更多地學習到電源知識,更方便地使用電源產品的選型和設計。