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美國(guó)德州儀器公司（Texas Instruments，簡(jiǎn)稱(chēng)TI）是舉足輕重的電源IC大廠。近期，該公司電池管理解決方案產(chǎn)品線(xiàn)經(jīng)理Samuel Wong先生和降壓DC/DC開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器副總裁Mark Gary先生通過(guò)在線(xiàn)會(huì)議向我們介紹了電源行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)和TI的產(chǎn)品技術(shù)最新進(jìn)展。 Mark Gary先生說(shuō)，五個(gè)指標(biāo)決定一個(gè)公司能否在未來(lái)五到十年處于電源管理領(lǐng)域領(lǐng)導(dǎo)地位：高功率密度、低EMI、低IQ、低噪度/高精度以及隔離技術(shù)。下面介紹的TI最新產(chǎn)品分別具備上述某些特性，但高功率密度則是它們的共同之處。 Samuel Wong先生介紹說(shuō)，對(duì)于功率器件尤其是小封裝產(chǎn)品，功率密度的重要性體現(xiàn)在兩點(diǎn)。首先，高功率密度意味著更高的充電功率和充電電流，在更短的時(shí)間內(nèi)將電池充滿(mǎn)。其次，它意味著更高效的充電效率，更低的充電損耗和更低的熱耗散和溫升。 新型降壓-升壓電池充電器BQ25790/BQ25792：功率密度提高了50%，充電速度提高了3倍 這兩款芯片可以支持5A充電，可充1-4節(jié)電池。它們可以適配當(dāng)前USB Type-C和PD標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)支持無(wú)線(xiàn)雙輸入充電。它將傳統(tǒng)的5W-10W輸入端口提升到了100W。這兩款升降壓IC集成了很多外部器件，包括功率MOSFET、電流采樣電路以及電池FET。在30W場(chǎng)景下，效率可高達(dá)97%，所以在充電過(guò)程中幾乎不會(huì)發(fā)熱。 除了高功率密度設(shè)計(jì)之外，器件還具備低IQ：靜態(tài)功耗只有1μA。在一年的存儲(chǔ)狀態(tài)下，電量損耗大概在0.05%的水平。高集成度可以讓開(kāi)發(fā)者在使用時(shí)可以很容易節(jié)省它整體開(kāi)發(fā)的時(shí)間。同時(shí)，TI提供了更多的設(shè)計(jì)參考文件在官網(wǎng)上，能夠幫助開(kāi)發(fā)者盡快進(jìn)行終端產(chǎn)品設(shè)計(jì)。 堆棧式DC/DC降壓轉(zhuǎn)換器TPS546D24A：實(shí)現(xiàn)高電流FPGA和處理器電源的功率密度更大化 這是一款針對(duì)大電流、為FPGA或處理器供電而設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，亮點(diǎn)是可堆疊。單顆產(chǎn)品可以支持40A，堆疊4顆可支持高達(dá)160A。它尺寸非常小，是一個(gè)5mm×7mm的QFN封裝。該產(chǎn)品開(kāi)關(guān)頻率高達(dá)1.5MHz，因此可支持非常大的電流。這款產(chǎn)品除了能夠在設(shè)計(jì)上減少其他外部元件的使用，還能夠減少多至6個(gè)外部補(bǔ)償元件。此外，由于它擁有了TI特別的QFN封裝，使得上面熱的損耗更小。在業(yè)界其他產(chǎn)品同樣的比較下，熱損耗相比低13度。 該產(chǎn)品擁有非常小的導(dǎo)通電阻，效率比市場(chǎng)產(chǎn)品提高3.5%。在目前市場(chǎng)上盛行的5G、大數(shù)據(jù)中心應(yīng)用環(huán)境下，熱耗損每升高1度、每浪費(fèi)1%的效率都意味著非常高的成本。TI的這款產(chǎn)品可以滿(mǎn)足這些應(yīng)用下的熱度和效率要求。同時(shí)，該產(chǎn)品支持非常低的電壓輸出，具有非常高的精度。 更小的36V/4A電源模塊TPSM53604：將解決方案尺寸減小30％ 所謂電源模塊是把DC/DC轉(zhuǎn)換器與電感和其他器件集成在一個(gè)封裝中，讓整體方案面積縮小30%。TPSM53604是個(gè)5mm×5.5mm QFN封裝，其高度來(lái)自模塊里集成的電感。該產(chǎn)品效率可達(dá)95%，功耗可降低50%。 在工業(yè)領(lǐng)域中我們常常能夠看到QFN封裝，需要24V電壓輸入，4A輸出。該產(chǎn)品底部有一塊散熱片。工業(yè)環(huán)境下的溫度經(jīng)常高達(dá)105度，這個(gè)散熱片有助于在熱預(yù)算非常局促的環(huán)境下散熱。該產(chǎn)品優(yōu)化了EMI，滿(mǎn)足CISPR 11 B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 集成變壓器技術(shù)的UCC12050/40：將電力傳輸隔離 該產(chǎn)品特點(diǎn)之一是集成變壓器技術(shù)，能夠?qū)㈦娏鬏敻綦x開(kāi)來(lái)，并且將這樣的功效性能以非常小型的IC尺寸封裝實(shí)現(xiàn)，是能夠提供500mW高效隔離的DC/DC電源。這款產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)界上更低的EMI效能，也是第一款采用TI新型專(zhuān)有集成變壓器技術(shù)的產(chǎn)品。 UCC12050尺寸縮小了，功率密度提升了。它內(nèi)部有更低的初級(jí)和次級(jí)電容，能夠優(yōu)化EMI性能。它帶有8mm蠕變和間隙的增強(qiáng)隔離，用于保護(hù)和抵抗地電位差。 TI的GaN技術(shù)進(jìn)展 GaN和SiC器件無(wú)疑是近期極具前途的功率半導(dǎo)體技術(shù)。我們已經(jīng)看到一些GaN技術(shù)加持的充電器產(chǎn)品陸續(xù)上市。那么，作為電源IC大廠的TI，其GaN技術(shù)進(jìn)展又如何呢？ Gary先生介紹說(shuō)，GaN功率管可實(shí)現(xiàn)更快的開(kāi)關(guān)速度，目前可以達(dá)到150V/ns，或者高達(dá)2MHz到10MHz以上的速度。雖然現(xiàn)在GaN的成本高于硅材料，但長(zhǎng)期來(lái)看GaN更具優(yōu)勢(shì)。考慮到產(chǎn)品尺寸的縮小、熱損耗的減少和功耗的降低，GaN方案的整體成本勢(shì)必低于硅方案。 TI從2010年開(kāi)始就開(kāi)始自主研發(fā)GaN技術(shù)，如今已歷十年。對(duì)于一項(xiàng)新技術(shù)，可靠性驗(yàn)證十分必要。TI內(nèi)部已有超過(guò)3000萬(wàn)可靠性小時(shí)的實(shí)驗(yàn)資料，能夠確保產(chǎn)品的終身可靠性。TI的經(jīng)驗(yàn)表明，車(chē)用、適配器、充電、開(kāi)關(guān)存儲(chǔ)甚至太陽(yáng)能領(lǐng)域都能夠開(kāi)發(fā)出GaN產(chǎn)品。 2018年，TI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GaN連接的產(chǎn)品。最近TI發(fā)布了自主研發(fā)的對(duì)流冷卻、能夠提供900V/5000W功率的雙向AC/DC平臺(tái)產(chǎn)品。該產(chǎn)品峰值效率可以高達(dá)99.2%，而且可擴(kuò)展、可堆疊，其功率密度比傳統(tǒng)的IGBT高出3倍左右。 現(xiàn)在TI正在進(jìn)行研發(fā)和批量生產(chǎn)150mΩ、70mΩ和50mΩ的GaN FET產(chǎn)品。據(jù)悉，TI的GaN器件會(huì)在自己的工廠和供應(yīng)鏈本身來(lái)生產(chǎn)，能夠不間斷支持客戶(hù)的業(yè)務(wù)發(fā)展。 |
