綠化 (going green) 是所有產(chǎn)業(yè)的熱門(mén)議題,節(jié)能和減排已經(jīng)成為能源使用的主題。不管是美國(guó)政府主導(dǎo)的“能源之星(Energy Star)”,還是由全球計(jì)算業(yè)界領(lǐng)導(dǎo)廠商提出的“計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)拯救氣候計(jì)劃(Climate Savers Computing Initiative) ”,待機(jī)能耗,加上各國(guó)出臺(tái)的相關(guān)法律法規(guī),都對(duì)電子產(chǎn)品能源效率提出了更高的要求,成為全球電子業(yè)者都要面臨的重大挑戰(zhàn)。

英飛凌科技全球開(kāi)關(guān)電源高級(jí)市場(chǎng)經(jīng)理Thomas Schmidt日前表示:“出貨量最大的PC類(lèi)產(chǎn)品及長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)工作的服務(wù)器耗能最多,自然成為關(guān)注的焦點(diǎn)。到今年7月,Climate Savers Initiative組織對(duì)電源模塊的采購(gòu)要求100%的PC電源滿足能源之星4.0的要求,到2009年6月超過(guò)20%的PC電源半負(fù)載下效率需達(dá)到85%；同時(shí)超過(guò)80%的服務(wù)器電源半負(fù)載下效率要求達(dá)到85%,超過(guò)20%的服務(wù)器電源半負(fù)載下效率需達(dá)到89%,時(shí)間已經(jīng)十分緊迫。而到了2010年,更是要求100%的1U/2U服務(wù)器電源達(dá)到89%的半負(fù)載下效率,超過(guò)20%的電源達(dá)到92%。”(如下圖所示)。

如此看來(lái),在PSU既電源供電單元領(lǐng)域采用更加綠色的方案和設(shè)計(jì)已經(jīng)刻不容緩,電源工程師們,你們準(zhǔn)備好了嗎？

據(jù)Schmidt說(shuō),目前很多亞洲電源廠商已在開(kāi)發(fā)瞄準(zhǔn)半負(fù)載下88%+效率水平的產(chǎn)品,部分甚至在開(kāi)發(fā)90%以上的設(shè)計(jì),以趕上那些期限。不僅PC和服務(wù)器電源領(lǐng)域,對(duì)于沒(méi)有明確入市約束的通信和消費(fèi)電子領(lǐng)域,節(jié)能同樣是大家共同最求的目標(biāo),據(jù)悉一些通信基礎(chǔ)設(shè)施廠商已在瞄準(zhǔn)90%+的目標(biāo)做研發(fā),消費(fèi)類(lèi)廠商則已基本到80%+的水平,另外待機(jī)功耗也在不斷降低,低于歐盟要求已很普遍。

針對(duì)以上趨勢(shì),系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)電源類(lèi)半導(dǎo)體的功率密度和效率要求自然不斷增加,諸如英飛凌、ST、IR、TI等大公司和中小電源IC廠商都在不斷推出新技術(shù)和新一代產(chǎn)品來(lái)滿足這一需求。對(duì)于PC和服務(wù)器等中低壓應(yīng)用電源應(yīng)用,獨(dú)立的功率半導(dǎo)體器件主要朝著更低通態(tài)電阻(RDSon)和采用實(shí)現(xiàn)更大功率密度、降低散熱的新型封裝發(fā)展,例如英飛凌科技股份公司剛剛宣布推出的采用SuperSO8和S308 (Shrink SuperSO8)封裝的40V、60V和80V OptiMOS 3 N溝道MOSFET就在本次深圳的中國(guó)國(guó)際電源展覽會(huì)得到了重點(diǎn)展示(如下圖),該小型封裝的無(wú)鉛無(wú)鹵產(chǎn)品號(hào)稱(chēng)可以提供全球最低的通態(tài)電阻(RDSon)。SuperSO8封裝與標(biāo)準(zhǔn)TO(晶體管外形)封裝相比,可使功率密度增大50%,特別是對(duì)于服務(wù)器開(kāi)關(guān)模式電源的同步整流應(yīng)用而言。

除了PC和服務(wù)器,OptiMOS 3 40V、60V和80V產(chǎn)品也適用于其它需要高效率和功率密度的功率轉(zhuǎn)換和管理應(yīng)用,包括眾多產(chǎn)品的SMPS(開(kāi)關(guān)模式電源)、DC/DC轉(zhuǎn)換器和直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等。這些產(chǎn)品包括家用電器、小型電動(dòng)車(chē)、工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)、電信設(shè)備和電動(dòng)工具、電動(dòng)剪草機(jī)和風(fēng)扇等消費(fèi)類(lèi)電子設(shè)備。

Schmidt還特別指出,采用OptiMOS 3替代現(xiàn)有的DC/DC buck解決方案可獲得超過(guò)1%的效率提升；而在AC/DC電源設(shè)計(jì)上,采用30V到80V的OptiMOS 3替代次級(jí)的二極管更可以使整體電源效率提升3%～5%。

作為大功率產(chǎn)品如IGBT的業(yè)內(nèi)領(lǐng)導(dǎo)者,英飛凌最近幾年才進(jìn)入低壓MOSFET領(lǐng)域,并憑借其OptiMOS系列產(chǎn)品取得了不俗的市場(chǎng)戰(zhàn)績(jī)。不久前英飛凌更是獲得了IR公司的DirectFET雙面散熱先進(jìn)功率管理封裝技術(shù)的專(zhuān)利授權(quán),進(jìn)一步提升了其技術(shù)能力,在本次電源展覽會(huì)上英飛凌也對(duì)少量采用該封裝技術(shù)的CanPAK產(chǎn)品進(jìn)行了展示(據(jù)悉OnSemi也已得到IR此先進(jìn)封裝技術(shù)的授權(quán))。

談及未來(lái)的技術(shù)發(fā)展方向,Schmidt表示,MOSFET針對(duì)不同客戶(hù)和應(yīng)用,定制化的趨勢(shì)將更加明顯,這也是為什么近來(lái)中小電源IC廠商業(yè)務(wù)增長(zhǎng)較快的原因(見(jiàn)相關(guān)報(bào)道小型廠商發(fā)展迅速,10大電源管理半導(dǎo)體供應(yīng)商業(yè)績(jī)下滑)。隨著各種電子系統(tǒng)越來(lái)越趨向小型化和集成化,占據(jù)大量空間的PSU部分已經(jīng)成為一個(gè)非常大的負(fù)擔(dān),未來(lái)將有可能將PFC控制、PWM控制與MOSFET集成到一起,屆時(shí),PSU的設(shè)計(jì)將變得更加簡(jiǎn)單。

作者:馬一丁、趙艷