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感知TI最新电源IC技术 感受真实世界

  “眼睁睁地看着手机燃尽最后一丝电池,屏幕慢慢暗淡下去,于是你尝试着不断按开机键,期待电池能够再多撑一会。”这样的情景,你是不是有些似曾相识?也许此时,你才能更深刻感受到电源管理的重要作用。

  其实,生活中类似的情景岂止一例。“Feeling the Real World”——TI在4月21日于天津举办的模拟技术研讨会上,细细讲述了如何应用多种技术来加强你的产品用户体验。

  90亿片电源IC

  在模拟产品中,说电源IC处于重中之重似乎一点儿也不为过。“只要是电子产品,就需要电源,”德州仪器(TI)市场推广经理李志林告诉EEWORLD,据2010 年7 月Databeans统计,全球现有市场容量为90 亿片电源IC,复合年增长率为11%。随着通信、工业等领域的不断发展,负载点电源的应用越来越多。

  对通信而言,负载点电源需要更高能效支持更高电流,更高的功率密度以及更灵活的功率控制。而与之不同的是,工业系统最重要的要求是:高可靠性,因而负载点电源需要更宽泛的输入电压范围和更快的瞬态响应。随着技术的发展,对电源的要求越来越高。为此,李志林为我们历数了近期TI电源IC领域的几点“创新”。

  创新的“NexFET”创新

  与以往发布的产品系列不同,TPS56是TI转换器全新的产品系列,其内部集成了TI的专有技术NexFET ,能够实现比传统TPS54系列更高的电流,达到15与25安培的级别。

  参考文章:小体积搏高效率 TI新推集成FET降压转换器
       http://www.eeworld.com.cn/dygl/2011/0415/article_5133.html

  在5 mm x 6 mm x 1.5 mm的封装里,实现高达25安培的电流,这得益于TI新的MOS管工艺————NexFET,它是CICLON 为TI带来了其最重要的电源管理方面的创新性成果,该技术将直角通电法与横向功率MOSFET结合起来。它具有符合工业标准的封装尺寸,不仅能够提供一个较低的开态电阻(onresistance),而且只需要极低的栅极电荷,这对于现有的芯片平台而言在以前都是不可能实现的。

  NexFET 技术无论对于N沟道还是P沟道的功率MOSFET器件,均能获得较高的性能。设计师们因此能够在其设计中,实现从轻负载到满负载的条件下,均能达到90%的电源效率,并且具有较高输出电流和较低占空比;这在分离式设计中,代表了一项重大突破。

  除 SWIFT转换器的强电流性能之外,TI去年推出的 CSD86350Q5D NexFET 功率块还可在更强电流下实现高效率的多相位负载点设计。小巧的 5 毫米 x 6 毫米堆栈型 MOSFET 采用接地引线框架 SON 封装,支持高达 1.5 MHz 的频率,可降低热阻抗并简化布局。CSD86350Q5D在 25 A 电流下效率超过 90%,且还能与 TI 的 TPS40140 堆栈控制器相结合,在保持整个负载高效率的同时,支持多相位设计;其电流可扩展至 50 A、100 A 以及更高。

  创新的“工艺”

  依托工艺的突破,TI近日宣布推出支持宽泛输入与高电压保护功能的两款最新降压稳压器,最新 100 V LDO 与 60 V DC/DC 控制器可在保持高效率的同时承受高压瞬态,从而使电机控制、HVAC 继电器智能电表以及汽车零配件等应用中的中低电流、高电压电信与工业设计的设计人员能够放心开展设计工作。

  其中,TPS7A4001 50 mA LDO 既具有业界最宽泛的输入电压容差,输入电压范围在 7 V 至 100 V 之间,又可为 50 V 瞬态事件实现不足 500 纳秒的快速建立时间。该器件采用微型 8 引脚热增强型 3 毫米 x 5 毫米 MSOP 封装,稳定的陶瓷输出电容(4.7μF),使得静态电流低至 25 uA,可确保噪声环境下的高输出精度。尤为值得一提的是TI对陶瓷电容的使用,一般而言,陶瓷电容的ESR非常低,如果误差放大器的的带宽不够大的话,很难工作。而TPS7A4001内部集成了带宽较宽的误差放大器,因而拥有很宽的ESR范围。

   宽泛输入的 60 V 降压控制器——TPS40170 同步降压 DC/DC 控制器可提供高性能、高效率以及高可靠性,既支持具备输入电压前馈补偿的电压模式控制,又支持从 4.5 V 到 60 V 的宽泛输入电压与高达 12 A 的输出电流。该控制器可针对高达 62 V的峰值电压提供保护功能,并支持 75 ns 的快速 FET 接通时间与 1.0 uA 的关闭电流。TPS40170 独特的双向同步特性既可消除系统拍频及 EMI 噪声,又可将输入电容锐减 50%,同时还节省了电路板空间。

  创新的“本地化”

  “TI会根据本地市场的需求开发特定的产品,”李志林介绍,4月8日,TI推出的MSP430AFE2xx 系列计量模拟前端 (AFE) 超低功耗16 位微控制器,就是专门针对中国市场计量与智能电网应用推出的检测芯片。

  低成本 MSP430AFE 系列可提供业界首批多种通信接口支持的可编程单相位计量器件。该系列微控制器支持电表、家庭自动化、辅助计量以及节能系统等计量应用的系统分区,可实现高度灵活的独立高质量测量。MSP430AFE 系列建立在 16 位 RISC 架构基础之上,支持 12MHz 系统频率,系统速度是同类竞争器件的 3 倍,从而可提高功能性。3 个支持防篡改功能的独立 24 位Σ-Δ 转换器可帮助该系列微控制器在 2400:1 的宽泛动态下实现不足 0.1% 的能源精度误差。

  据李志林介绍,针对中国,TI.com 网站上有300 多款电源参考设计,可以应用于近100种应用,比如通讯、基站和LED灯电源等。此外,TI还提供完整的示意图、测试结果、物料清单以及软件,因而能够让客户有更低的成本和风险,加速产品上市的进程,让所生产的产品能很快地进入市场。

 


  新鲜的“技术”

  无线供电,顾名思义,即在不使用连线的情况下给电子设备充电。不但可为便携式设备用户提供一种便利的解决方案,而且还让广大设计人员能够寻找到更具创新性的问题解决方法。许多电池供电型便携式设备均能受益于这种技术,从手机到电动汽车不一而足。

  为此,TI 2011 年1 月推出了首款端到端经qi (WPC) 认证的评估套件。此套件包括具有 bq500110 的单通道发送器,还包括具有 bq51013 的 5V 电源接收器,它使得设计师可以加快其终端应用的开发。bq51013 器件是采用 1.9mm X 3mm 芯片级封装的高度集成解决方案。需要很少的外部器件来简化设计并将解决方案面积降至最低。无需任何附加的软件开发,bqTESLA 实现了真正的即插即用。评估套件的设计符合 Qi 标准。bqTESLA150lp 套件包含两个单独的 EVM;其中接收器 EVM 是 bq51013EVM-725 而发送器是 bq500110EVM-688。

  实际上,“在功率不大的情况下,很早已经开始应用无线供电技术了,”李志林接着举了一个例子,以前测河水的深度时,往往丢一个传感器进去,这个传感器的供电就是通过无线设备发信号给它,通过接受射频信号为自己供电,才能把检测的深度传到岸上。但对应用于手机等功率较大的方案中,还是个新鲜概念,也拓展了无线供电技术的发展空间。    

  以上的方案仅仅是TI近期诸多产品中一些代表,据悉,TI目前拥有8000多种电源管理IC,每年推出约200多款新产品,因而能够提供完整的便携式电源解决方案。此外,TI在中国强大的技术团队可以提供强有力的技术支持,其中包括TI 全球30 多个电源设计中心,5000多款简单易用的电源设计,比任何一家竞争对手的现场应用工程师都多出2倍的强大团队,E2E 在线社区,SwitcherPro等软件工具以及创新型的产品和技术,因而能够应用多种技术来加强你的产品用户体验。

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