電源的六大酷領(lǐng)域及動(dòng)向

王瑩　王金旺

摘要：節(jié)能環(huán)保離不開(kāi)高能效、高密度的功率器件、模塊，以及各種高精度、低能耗的控制和模擬芯片等。在此，本文選取了六大熱門(mén)領(lǐng)域：電力電子器件、汽車(chē)電源、USB Type-C供受電、無(wú)線充電、能量收集、數(shù)據(jù)中心電源，邀請(qǐng)部分領(lǐng)軍企業(yè)介紹了技術(shù)市場(chǎng)動(dòng)向及新產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：SiC；IGBT；汽車(chē)；電池；USB Type-C；無(wú)線充電；能量收集；數(shù)據(jù)中心

電力電子器件

lEGT與SiC降低損耗

東芝在工業(yè)領(lǐng)域推出大功率器件——IEGT以及碳化硅（SiC）相關(guān)產(chǎn)品。這些產(chǎn)品可以廣泛用到電氣機(jī)車(chē)牽引、可再生能源、電力傳輸、工業(yè)變頻、電動(dòng)汽車(chē)等工業(yè)領(lǐng)域，這些領(lǐng)域?qū)p小噪聲、裝置體積以及能耗的要求越來(lái)越高。

東芝是全球第一個(gè)商業(yè)化生產(chǎn)IGBT器件的廠家，率先導(dǎo)入了“門(mén)級(jí)注入增強(qiáng)”技術(shù)以降低IGBT靜態(tài)損耗，用該技術(shù)注冊(cè)了東芝大功率IGBT的專用商標(biāo)——“IEGT”。

目前東芝提供從1700V～4500V的高耐壓產(chǎn)品系列。通過(guò)使用高耐壓、高結(jié)溫的IEGT及SiC材料等，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能及小型化。

在封裝方面，東芝有壓接式封裝IEGT（PPl封裝），像放大許多的紐扣電池。該封裝從2000年以前開(kāi)始量產(chǎn)，通過(guò)這種獨(dú)特的雙面散熱結(jié)構(gòu)，可以明顯提高功率密度（東芝目前最高提供4.5kV 3KA PPI IEGT）。推薦對(duì)可靠性、高功率密度要求較高的客戶（如柔性直流輸電、海上風(fēng)電等）優(yōu)先選用PPI封裝的IEGT。

2014年?yáng)|芝推出搭載SiC二極管的混合型模塊。這類(lèi)產(chǎn)品獨(dú)特的構(gòu)造可以大幅度減小在電源開(kāi)關(guān)時(shí)的損耗，二極管反向恢復(fù)損耗減少97%（3.3kV、1500A產(chǎn)品的數(shù)據(jù)），有最終客戶采用東芝SIC混合模塊做出的變流器比原Si模塊變流器體積減少40%。

目前遇到的主要挑戰(zhàn)是SiC器件價(jià)格高、制造良率控制困難。東芝在芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝設(shè)計(jì)上持續(xù)改良以面對(duì)上述情況。

東芝目前量產(chǎn)了三款混合型SiC模塊（SiC二極管+SiIEGT）：1700V 1200A雙管；1700V 1200A斬波模塊；3300V 1500A單管。后續(xù)將會(huì)陸續(xù)推出All SiC模塊（SiC MoS +SiC二極管）：1200V/1700V/3300V系列產(chǎn)品。

推薦成本敏感的客戶優(yōu)先試用混合型SiC模塊，后續(xù)逐步切換到All SiC模塊。

IGBT關(guān)斷特性的提升

IGBT現(xiàn)在存在的一個(gè)比較大的問(wèn)題是關(guān)斷特性比較差，這對(duì)應(yīng)用限制比較多。英飛凌是如何解決的？

以前，半導(dǎo)體廠家主要從產(chǎn)品的角度如電子學(xué)角度來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代。最近，英飛凌提出PToS，也就是從產(chǎn)品到系統(tǒng)。英飛凌從系統(tǒng)的角度，通過(guò)與用戶更多的溝通，比如UPS，包括太陽(yáng)能、風(fēng)能也存在導(dǎo)通電阻、工作溫度的問(wèn)題。我們從用戶、系統(tǒng)和應(yīng)用的角度來(lái)反觀對(duì)產(chǎn)品的需求，進(jìn)而提高產(chǎn)品的性能。對(duì)于新產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，我們?cè)谌ツ暌餐瞥隽艘幌盗行录夹g(shù)，包括XT技術(shù)、二極管可控逆導(dǎo)型IGBT技術(shù)等，在降低導(dǎo)通電阻、提高工作節(jié)溫等方面都有出色表現(xiàn)。

SiC耐壓更高，適合T控和EV

SiC是這兩年剛剛興起的，主要用在工控/工業(yè)上，例如產(chǎn)線機(jī)器人、逆變器、伺服等。車(chē)輛方面，主要是電動(dòng)車(chē)（EV），此外還有工廠車(chē)間的搬運(yùn)車(chē)等特種車(chē)。

相比IGBT，SiC可以做到高頻；做成模塊后，由于適應(yīng)高頻，外圍器件例如電感可以減小。因此電壓方面，ROHM推薦1200V的產(chǎn)品，這可體現(xiàn)出耐高壓的特點(diǎn)。

現(xiàn)在ROHM SiC模塊中，300A是量產(chǎn)中最大的電流（如圖），由幾個(gè)芯片并聯(lián)在一起。如果一個(gè)芯片40A左右，就需要約七八個(gè)芯片并聯(lián)，面積只有單個(gè)芯片那么大。絕緣層是由氧化鋁等其他成分組成。

ROHM的新產(chǎn)品有“全SiC”功率模塊，特點(diǎn)是高速開(kāi)關(guān)，低開(kāi)關(guān)損耗，高速恢復(fù)，消除寄生二極管通電導(dǎo)致的元件劣化問(wèn)題，可用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)、逆變器、轉(zhuǎn)換器、太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、感應(yīng)加熱設(shè)備等。此外，ROHM的SIC二極管產(chǎn)品——第2代SiC肖特基勢(shì)壘二極管實(shí)現(xiàn)了小級(jí)別的低Vf，有小級(jí)別的正向電壓、快速恢復(fù)特性，開(kāi)關(guān)損耗顯著降低，可用于太陽(yáng)能功率調(diào)節(jié)器，開(kāi)關(guān)電源，EV/HEV逆變器和充電器等。

不過(guò)，和IGBT相比，SiC成本目前還不占優(yōu)勢(shì)。SIC二極管比硅二極管產(chǎn)品貴兩三倍，SiC的MOSFET比硅MOSFET貴三到五倍。電動(dòng)汽車(chē)上的模塊產(chǎn)品比lGBT的模塊貴五倍以上。因?yàn)槟K更難封裝，原材料也更貴。

汽車(chē)電源

滿足電池使用壽命的電池管理系統(tǒng)

汽車(chē)電子系統(tǒng)中的許多應(yīng)用電路需要連續(xù)供電，即使在汽車(chē)停泊時(shí)也不例外，比如：遙控?zé)o鑰匙進(jìn)入、安全、甚至個(gè)人信息娛樂(lè)系統(tǒng)?；蛟S人們很難理解為什么這些系統(tǒng)即使在汽車(chē)停駛時(shí)仍然必須保持接通狀態(tài)，但是，出于應(yīng)急和安全的考慮，此類(lèi)系統(tǒng)的GPS關(guān)聯(lián)電路的確必須“始終保持接通”。這項(xiàng)要求并非可有可無(wú)，有了它就可以在需要的情況下通過(guò)外部操作實(shí)現(xiàn)基本的控制。此類(lèi)應(yīng)用的一項(xiàng)關(guān)鍵要求是低靜態(tài)電流，旨在延長(zhǎng)電池的使用壽命。凌力爾特一直在生產(chǎn)待機(jī)靜態(tài)電流小于5uA的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器。

隨著電池越來(lái)越多地用作汽車(chē)電源，人們同樣需要最大限度地延長(zhǎng)其有效使用壽命。電池電量失衡（電池組中個(gè)別電池單元的電荷狀態(tài)失配）是大型鋰電池組所存在的一個(gè)問(wèn)題，其產(chǎn)生根源在于制造工藝、工作條件及電池老化方面的偏差。這種電量失衡會(huì)導(dǎo)致電池組總?cè)萘康南陆担⒂锌赡軗p壞電池組。電量失衡將導(dǎo)致電池?zé)o法進(jìn)行從“充電狀態(tài)”到“放電狀態(tài)”的跟蹤，而假如不能進(jìn)行嚴(yán)密的電量監(jiān)視，就會(huì)造成電池過(guò)度充電或過(guò)度放電，從而將永久性地?fù)p壞電池。

業(yè)界的共識(shí)是：當(dāng)制作大型電池組時(shí)，需要進(jìn)行電池電量測(cè)量和電池電量平衡以保持高電池容量，從而獲得長(zhǎng)久的電池組使用壽命。正是在這一應(yīng)用領(lǐng)域，凌力爾特的新型電池管理系統(tǒng)（BMS）產(chǎn)品系列受到了用戶的歡迎，已在目前已投產(chǎn)和路上行駛的轎車(chē)和公共汽車(chē)中使用，并且是為數(shù)極少的BMS產(chǎn)品之一。

中國(guó)充電基礎(chǔ)設(shè)施有待發(fā)展

從全球來(lái)看，中國(guó)電動(dòng)車(chē)的發(fā)展相比較其他國(guó)家是最好的。當(dāng)然也存在一些問(wèn)題和挑戰(zhàn)。尤其在去年，整個(gè)原油的價(jià)格迅速下滑，美國(guó)電動(dòng)車(chē)的數(shù)量在縮減，而中國(guó)電動(dòng)車(chē)的數(shù)量在迅速上升。從整體來(lái)看，中國(guó)電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)發(fā)展十分迅猛，在去年基本達(dá)到百分比3位數(shù)到4位數(shù)的增長(zhǎng)。與此相比，私家車(chē)的發(fā)展速度并不是很快。但商用車(chē)、客車(chē)的發(fā)展非常好。

從技術(shù)上來(lái)看，電池還是需要很大的突破。目前來(lái)看，如果續(xù)航里程200-300公里是比較正常的速度，但后續(xù)的電池需要達(dá)到400-500公里。我們認(rèn)為這是隨著后續(xù)市場(chǎng)發(fā)展壯大而應(yīng)運(yùn)而生的。等到汽車(chē)市場(chǎng)發(fā)展到一定速度，電池的技術(shù)肯定能達(dá)到。中國(guó)本土電池的技術(shù)需要有更多的突破。全球來(lái)看，電池的技術(shù)已經(jīng)滿足目前的需求，后續(xù)會(huì)有所發(fā)展，包括成本會(huì)根據(jù)產(chǎn)量的增長(zhǎng)有所下隆。

中國(guó)其實(shí)已經(jīng)具備達(dá)到或超過(guò)國(guó)際水平的基礎(chǔ)。從電機(jī)和電控技術(shù)提高的角度，讓系統(tǒng)能有更高的效率和更低的成本，英飛凌能夠幫助本土和全球的企業(yè)向這個(gè)方面發(fā)展?？赡芫椭袊?guó)本土來(lái)看，最大的瓶頸是充電的基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展。首先要增加大家能看得到的充電設(shè)施，比如在工作場(chǎng)所或居住小區(qū)建立充電設(shè)施。第二是標(biāo)準(zhǔn)化充電設(shè)施的配置。每家車(chē)廠充電樁的接口和充電設(shè)施的要求都不是很統(tǒng)一，國(guó)家亟需出臺(tái)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)把接口和充電箱進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的管理。另外，從充電速度上解決充電等待的問(wèn)題可能也會(huì)加速電動(dòng)車(chē)的發(fā)展。我們認(rèn)為技術(shù)應(yīng)該不會(huì)成為電動(dòng)車(chē)推廣的瓶頸。

電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)的模塊解決方案

電動(dòng)汽車(chē)的運(yùn)行條件不同于工業(yè)應(yīng)用條件，對(duì)電驅(qū)動(dòng)用逆變器的核心元器件功率模塊不僅要求體積小、重量輕、效率高、冷卻方法簡(jiǎn)單等，而且要求更高的可靠性、更長(zhǎng)的壽命以及安全無(wú)故障運(yùn)行。

三菱電機(jī)最早推出的是客戶定制型的汽車(chē)級(jí)IGBT模塊和智能功率模塊（IPM），隨后推出了非定制型的J-series汽車(chē)級(jí)功率模塊T-PM，它是一種采用壓注模封裝的2inl IGBT模塊，內(nèi)部采用直接主端子綁定結(jié)構(gòu)（DLB），提高了模塊的功率循環(huán)壽命和熱循環(huán)壽命，內(nèi)置了硅片級(jí)的溫度傳感器（檢測(cè)IGBT-chip的結(jié)溫）和電路傳感器（直接檢測(cè)發(fā)射極電流），將其輸出溫度/電流信號(hào)用于過(guò)溫保護(hù)和短路保護(hù)時(shí)可使保護(hù)更精確更及時(shí)進(jìn)而更可靠，這些都是電動(dòng)汽車(chē)用驅(qū)動(dòng)器所需要的。同時(shí)，針對(duì)汽車(chē)級(jí)模塊的顯著特點(diǎn)，三菱電機(jī)開(kāi)發(fā)了配套的汽車(chē)級(jí)驅(qū)動(dòng)LVIC，它可實(shí)現(xiàn)無(wú)負(fù)壓關(guān)斷，并具有在欠壓、過(guò)溫及其短路故障時(shí)實(shí)現(xiàn)軟關(guān)斷保護(hù)功能。

目前，三菱電機(jī)正在逐步推出新一代的J1-Series汽車(chē)級(jí)功率模塊EV PM，J1-series汽車(chē)級(jí)功率模塊不僅沿襲了J-seriesT-PM的顯著優(yōu)點(diǎn)如直接主端子綁定結(jié)構(gòu)（DLB）、硅片級(jí)溫度傳感器和電流傳感器，而且采用更低損耗的第7代CSTBT。M硅片技術(shù)，使效率更高；同時(shí)采用6inl的Pin-Fin結(jié)構(gòu)，使得封裝尺寸減少40%，導(dǎo)熱性能提高30%，具有更高的功率密度，更便于冷卻及散熱器安裝，提升產(chǎn)品的性能價(jià)格比。

如何開(kāi)發(fā)出滿足汽車(chē)要求的功率模塊來(lái)說(shuō)，需要在三個(gè)方面進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新：即功率硅片技術(shù)、封裝技術(shù)以及功能集成技術(shù)。

在功率硅片技術(shù)方面，三菱電機(jī)致力于持續(xù)開(kāi)發(fā)更低功耗的新一代IGBT硅片技術(shù)乃至Si硅片技術(shù)；在封裝技術(shù)上，通過(guò)改進(jìn)模塊內(nèi)部構(gòu)造和綁定線技術(shù)以及底板冷卻結(jié)構(gòu)，減小熱阻和封裝尺寸，提高功率密度，同時(shí)提升模塊的可靠性和壽命；在功能集成技術(shù)方面，不斷優(yōu)化內(nèi)置的溫度/電流傳感器，并采用先進(jìn)的智能ASIC和可調(diào)的驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)更高的精度及其性能上的優(yōu)化。

前端蓄電池取電均衡芯片與電池的互相影響

從《中國(guó)制造2025》中可以看到，國(guó)家將大力發(fā)展軌道交通裝備、節(jié)能與新能源汽車(chē)、電力裝備、生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械等十大重點(diǎn)領(lǐng)域或產(chǎn)業(yè)。未來(lái)這些行業(yè)的發(fā)展將逐漸呈現(xiàn)日新月異的變化。如，新能源汽車(chē)行業(yè)在經(jīng)過(guò)多年的醞釀后，發(fā)展已經(jīng)如火如荼。金升陽(yáng)早在3年前就已經(jīng)非?？春闷?chē)新能源行業(yè)，并針對(duì)該行業(yè)對(duì)電源的特性要求，開(kāi)發(fā)了一系列電源產(chǎn)品。同時(shí)，針對(duì)目前大熱的軌道交通、電力、醫(yī)療器械等行業(yè)，金升陽(yáng)也做出了快速響應(yīng)，已經(jīng)積累了豐富的行業(yè)電源應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

在汽車(chē)電子行業(yè)，金升陽(yáng)已經(jīng)積累了比較豐富的應(yīng)用案例，會(huì)站在客戶的角度，配合客戶開(kāi)發(fā)出一些行業(yè)性的創(chuàng)新性電源和應(yīng)用方案。目前在BMS均衡應(yīng)用方案中均衡芯片通常為L(zhǎng)TC68系列，供電則是從電池上面取電，這也就使得均衡芯片與電池之間互相影響，影響系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。金升陽(yáng)針對(duì)該問(wèn)題推出新的電源供電方案，從前端的蓄電池上取電，直接輸出60VDC的電壓給LTC68系列供電，完美解決問(wèn)題，提高了系統(tǒng)的可靠性。

USB Type-C供受電

電源芯片高能效創(chuàng)新

USB Tvpe-C是一種新興的USB接口形式，可不分正反插入，并集外形小、電力傳輸強(qiáng)（高達(dá)100W）和傳輸速度快（高達(dá)10 Gbps）等優(yōu)勢(shì)，符合移動(dòng)設(shè)備越來(lái)越纖薄但電源適配器所需的功率卻不斷增加、消費(fèi)者希望更快充電的趨勢(shì)。USB type-C用于快速充電技術(shù)時(shí)，可承受的最大電流由micro USB的1.8 A提高至3 A。采用高通快速充電3.0時(shí)，在電源適配器里的次級(jí)端需要一個(gè)IC經(jīng)由USB電纜來(lái)連接高通IC：USB D+和D-用于發(fā)送來(lái)自便攜式設(shè)備的信息到適配器，次級(jí)端控制器處理所需的輸出電壓，解碼D+和D-信號(hào)信息，請(qǐng)求初級(jí)端AC-DC控制器通過(guò)光耦來(lái)調(diào)節(jié)所需的輸出電壓。電源芯片需要最大限度地縮減尺寸、提升能效及功率密度和降低待機(jī)功耗，以配合快速充電的發(fā)展需求及符合最新的能效法規(guī)，如美國(guó)能源部DOE要求空載能耗<100 mW，歐盟CoCV5 Tier 2要求空載能耗<75mW。

安森美推出符合新的高通快速充電3.0的AC-DC適配器方案，該方案集成NCP4371次級(jí)端充電控制器、NCP4308同步整流控制器和NCP1361/6初級(jí)端穩(wěn)流準(zhǔn)諧振PWM控制器，其中，NCP4371支持充電器USB總線電壓根據(jù)手機(jī)或便攜式設(shè)備的需求而變化，為優(yōu)化電池充電時(shí)間，USB總線電壓可在3.6 V-20V以分立步驟控制。NCP4371也無(wú)需次級(jí)并聯(lián)穩(wěn)壓器，就能實(shí)現(xiàn)一個(gè)充電器設(shè)計(jì)，節(jié)省了成本和所需空間。NCP1361采用初級(jí)端穩(wěn)流，而無(wú)需次級(jí)反饋回路，減少外部元件，節(jié)省占板空間，啟動(dòng)時(shí)間少，輕載時(shí)提供固定峰值電流及深度頻率反走，實(shí)現(xiàn)高平均能效和低待機(jī)能耗。NCP4308則作為實(shí)現(xiàn)高功率密度的一個(gè)選擇。

具有PD功能的TYPe-C能讓充電變得無(wú)處不在

具有PD功能的Tvpe-C能讓充電變得無(wú)處不在。比如，你可以用同一個(gè)充電器，去給電腦，手機(jī)，移動(dòng)電源充電；你也可以讓手機(jī)，平板，筆記本電腦相互分享電。分享電時(shí)你可以改變供電的方向等。你可以把車(chē)載蓄電池，電動(dòng)車(chē)的鋰電池，以及便攜式設(shè)備的鋰電池都當(dāng)做充電寶，為你手機(jī)充電，提供應(yīng)急之需。

由于Type-C/PD既可以讓所有支持Type-C/PD的設(shè)備兼容，也可以定義自己私有的充電方案，這會(huì)給充電領(lǐng)域帶來(lái)很多可以創(chuàng)新的和定制的東西。要支持Type-C/PD充電，充電器端和被充電設(shè)備端都需要進(jìn)行Type-C/PD的改造。硬件上，需要增加Type-C/PD的管理芯片，協(xié)議上，要支持PD協(xié)議，可以增加用戶自己定義的協(xié)議。對(duì)于充電器而言，前端AC/DC的設(shè)計(jì)無(wú)需改動(dòng)，但是必須能和Type-C/PD芯片進(jìn)行信息和狀態(tài)交互。這樣Type-C/PD芯片就管理充電的過(guò)程。對(duì)于一個(gè)移動(dòng)充電寶，最有意義的事情是，你可以使用PD協(xié)議進(jìn)行快充，而無(wú)需用QC2.0 or QC3.0等私有協(xié)議?？梢允褂矛F(xiàn)成的Boost或者Buck電路，也可以根據(jù)客戶需求采用不同的BUCK或者電路。因?yàn)檩斎腚妷汉洼斎腚娏鞫伎梢匀我膺x擇（<20V，

無(wú)線充電

無(wú)線供電需要商業(yè)模式的轉(zhuǎn)變

無(wú)線供電技術(shù)因其在移動(dòng)設(shè)備市場(chǎng)不再需要充電時(shí)的電源線，有望提高設(shè)備連接器的安全性、防水性、防塵性，一個(gè)供電裝置可用于各種終端等優(yōu)勢(shì)而備受矚目。不過(guò)，構(gòu)想盡管良好，真正實(shí)現(xiàn)起來(lái)需要的不僅是技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)的成熟，還需要商業(yè)模式等方式方法的創(chuàng)新。

首先讓我們回顧一下無(wú)線供電的歷史。無(wú)線供電的鼻祖是法拉第，他于1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)。1890時(shí)代特斯拉曾著手實(shí)驗(yàn)無(wú)線供電的商業(yè)化應(yīng)用，他在紐約建立了Wardenclyffe塔，但由于與資助方金融寡頭J.P.摩根的意圖——進(jìn)行無(wú)線通訊商業(yè)化的研究方向不符，最終導(dǎo)致項(xiàng)目擱淺。之后的近一個(gè)世紀(jì)，無(wú)線供電陷于停滯。

時(shí)間推移到1987年，市場(chǎng)上出現(xiàn)了無(wú)線充電的電動(dòng)牙刷。之后的2010年前后，隨著智能手機(jī)市場(chǎng)的爆發(fā)性增長(zhǎng)以及頻繁的電池充電需求，無(wú)線充電又重新受到了業(yè)界的重視，qi，WiTricity等標(biāo)準(zhǔn)組織開(kāi)始建立，終于為這項(xiàng)歷經(jīng)漫長(zhǎng)發(fā)展過(guò)程的技術(shù)奠定了大眾化應(yīng)用的基礎(chǔ)。2012年起，隨著標(biāo)準(zhǔn)制定的完備，以及包括三星、SONY、LG、宜家等初期采用者日益增加，讓無(wú)線充電的發(fā)展趨于成熟。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的醞釀，無(wú)線充電有望迎來(lái)被大眾市場(chǎng)采用的重要轉(zhuǎn)折時(shí)刻。

在智能手機(jī)普及的引領(lǐng)下，無(wú)線充電未來(lái)將會(huì)擴(kuò)大到更多的產(chǎn)品中，包括電腦外設(shè)、家具、醫(yī)療設(shè)備以及其他便攜式設(shè)備。

為了方便無(wú)線充電的設(shè)計(jì)應(yīng)用，IDT推出一套符合Qi標(biāo)準(zhǔn)的5W無(wú)線充電發(fā)射器與接收器打包解決方案，包括參考電路板與相關(guān)設(shè)計(jì)資源，設(shè)計(jì)人員僅需幾小時(shí)便能快速完成原型，并簡(jiǎn)化整個(gè)流程。

“為了促進(jìn)無(wú)線充電的推廣，IDT的商業(yè)模式也進(jìn)行了調(diào)整?！盙raham Robertson在“euroasia PRESS 1：1”會(huì)議上解釋道，IDT通常是B2B（企業(yè)一企業(yè)）業(yè)務(wù)模式的廠商，通過(guò)無(wú)線充電套件的推出，并放在電子商務(wù)網(wǎng)站上銷(xiāo)售，IDT開(kāi)始嘗試B2C（企業(yè)-消費(fèi)者）業(yè)務(wù)模式，以便將技術(shù)擴(kuò)大到更廣泛的大眾市場(chǎng)，讓更多開(kāi)發(fā)人員能夠發(fā)揮創(chuàng)意，使無(wú)線充電技術(shù)的應(yīng)用更為多元化。

MR加強(qiáng)了無(wú)線充電認(rèn)知度

無(wú)線充電將是許多便攜式設(shè)備的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)功能。如可穿戴設(shè)備出于多種原因?qū)⒉捎脽o(wú)線充電作為專用的充電方式。以助聽(tīng)器和醫(yī)療及臨床可穿戴設(shè)備為例，將受益于這技術(shù)，實(shí)現(xiàn)為電池充電的同時(shí)提供防潮密封的產(chǎn)品用于該領(lǐng)域。這還將省去許多機(jī)械門(mén)或連接器，并降低相關(guān)的操作和維修成本。消費(fèi)電子和計(jì)算機(jī)產(chǎn)品如智能手機(jī)、平板電腦、消費(fèi)可穿戴、筆記本電腦和混合電腦（hybrid PC）也將是無(wú)線充電技術(shù)的主要目標(biāo)應(yīng)用，并將具有領(lǐng)先的市場(chǎng)銷(xiāo)量。

磁感應(yīng)（MI）技術(shù)已加強(qiáng)了無(wú)線充電認(rèn)知度并開(kāi)啟了將這特性用于便攜式產(chǎn)品的大門(mén)，磁共振（MR）技術(shù)將最終提供必要的用戶體驗(yàn)使無(wú)線充電成功用于我們的生活。MR是將來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電的一種技術(shù)，具有許多優(yōu)勢(shì)，從用戶體驗(yàn)角度將更具吸引力。無(wú)需對(duì)準(zhǔn)設(shè)備使無(wú)線充電成為可能，用戶可在相同空間為具有不同功率要求的多個(gè)設(shè)備充電，該技術(shù)可透過(guò)表面而無(wú)需接收器和發(fā)射器之間的直接接觸，可在有各種金屬處充電，并且可以高功率充電而不損壞便攜式設(shè)備。AirFuel是提供隨時(shí)可用的MR技術(shù)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。AirFuelE著手遠(yuǎn)場(chǎng)無(wú)線充電，這可在更大的范圍為設(shè)備供電。

15W中功率定位平板電腦

最近，多家企業(yè)展示或發(fā)布了無(wú)線充電的15W方案。

ROHM在3月上海的慕尼黑電子展上展示了取得WPC中功率Qj認(rèn)證的15W以下的方案，可滿足10W級(jí)應(yīng)用中的無(wú)線供電。這樣，ROHM從5W左右的小功率擴(kuò)展到中功率市場(chǎng)。

ROHM支持Qi和PMA兩種標(biāo)準(zhǔn)，這次展示的主要是基于Qi的產(chǎn)品。目前Qi中功率（15W）時(shí)效率可達(dá)約83%，小功率（5w，1A）的效率相對(duì)低一些，約75%，原因是小功率的元器件損耗稍大。

此次展示了無(wú)線供電控制IC“BD57015GWL”（接收端/終端）和“BD57020MWV”（發(fā)射端/充電端）。特點(diǎn)是：1.接收端/終端產(chǎn)品BD57015GWL搭載輸出用LDO，可輕松改變輸出電壓，因此，無(wú)需改變供電電流即可提高輸出功率。2.搭載ROHM的位置偏差檢測(cè)功能，充電效率更高。具體地，當(dāng)給終端充電時(shí)，如不將終端放在充電裝置的中心，充電效率就會(huì)顯著下降。位置偏差檢測(cè)功能可對(duì)終端的位置偏差發(fā)出提醒，有助于提高充電效率。

ROHM的優(yōu)勢(shì)是品質(zhì)，有多年的功率技術(shù)積累，而且生產(chǎn)采用一條龍工藝，使整個(gè)環(huán)節(jié)都有質(zhì)量保證。

能量收集

能量轉(zhuǎn)換芯片需要低功耗和高轉(zhuǎn)換效率的雙項(xiàng)指標(biāo)

能量無(wú)處不在，能量采集和儲(chǔ)存技術(shù)其實(shí)也并不是很新。但隨著物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的應(yīng)用會(huì)用到能量采集技術(shù)、能源管理系統(tǒng)和可充電電池，以便能夠在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中持續(xù)使用。很多公司都在投入去開(kāi)發(fā)能量收集芯片，產(chǎn)生了很多創(chuàng)新技術(shù)：在這個(gè)領(lǐng)域中遇到的問(wèn)題是想要將收集到的能量真正派上用場(chǎng)，既需要解決芯片自身低功耗的問(wèn)題，還要考慮如何大幅提高轉(zhuǎn)換效率，這對(duì)能量采集芯片設(shè)計(jì)提出了新的挑戰(zhàn)。

必須積少成多地把它們收集并管理起來(lái)，這也涉及到能量存儲(chǔ)及減小漏電流的問(wèn)題，需要有能連續(xù)存儲(chǔ)并極低漏電流的存儲(chǔ)器件，只有漏電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于收集的能量，這些采集來(lái)的能量才有可能會(huì)被用到；一旦這些采集到的能量集中管理起來(lái)后，可以被用來(lái)驅(qū)動(dòng)一些短暫或脈沖型的負(fù)載；對(duì)于那些連續(xù)工作的負(fù)載就牽扯到另一個(gè)問(wèn)題，低功耗和超低功耗器件，只有這些超低功耗的器件的工作損耗與采集的能量及這些能量的管理達(dá)到平衡，微能量采集才能真正被廣泛應(yīng)用。

針對(duì)能量采集芯片的挑戰(zhàn)，ADI目前推出了一系列基于太陽(yáng)能的能量采集芯片-ADP5090/5091/5092。這是一種非常好的解決方案。它具有極低的功耗（<300nA）并在很低的電壓（380mY）下即可啟動(dòng)工作；它可以管理采集到的微能量并給電池（鋰電池、薄膜電池、超級(jí)電容等）和電容充電，使之達(dá)到負(fù)載所需的工作電壓；可以支持突發(fā)性的射頻輸出或MCU，并支持第二塊后備電池；對(duì)于如何提高太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換效率，該芯片特別設(shè)計(jì)了MPPT控制功能來(lái)保證太陽(yáng)能電池板能一直工作在最大功率點(diǎn)上，只需要手表盤(pán)大小的太陽(yáng)能電池板即可工作。該芯片可以廣泛應(yīng)用于可見(jiàn)光照射下的任何便攜式設(shè)備、無(wú)供電電源的傳感器、無(wú)線發(fā)射模塊、可穿戴設(shè)備等多種應(yīng)用中。

數(shù)據(jù)中心電源

數(shù)據(jù)中心的電源系統(tǒng)將由12V轉(zhuǎn)到48V

近日，google在會(huì)上宣布加入由Facebook發(fā)起的OCP計(jì)劃，并將自己在數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)的研究結(jié)果捐獻(xiàn)出來(lái)，所捐出的48V電源的機(jī)架設(shè)計(jì)包含48V伺服器至負(fù)載點(diǎn)設(shè)計(jì)、機(jī)架層48V鋰離子不斷電系統(tǒng)等。數(shù)據(jù)中心的耗電量占全球耗電量的1.5%左右，而且還在攀升。對(duì)數(shù)據(jù)中心的供電優(yōu)化，降低PUE將有助于減少炭排放，減緩全球溫度升高。google數(shù)據(jù)中心PUE的提升歷程，目前已經(jīng)可以做到1.1以內(nèi)，而同期國(guó)內(nèi)的PUE平均在2.2左右，有巨大差異。

48V電源分配系統(tǒng)在CT設(shè)備中已經(jīng)廣泛使用了幾十年，而在IT設(shè)備中一直采用的是12V。更高的電壓意味著更低的電流，更低的線路損耗。對(duì)于上千安培的母線電流來(lái)說(shuō)，細(xì)微的阻抗也會(huì)導(dǎo)致很大的功率損耗。隨著數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)吞吐量和運(yùn)算量的不斷提升，機(jī)架的功率持續(xù)上升。最近VR（虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)）紅遍全球，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)會(huì)帶來(lái)海量的圖形計(jì)算，將會(huì)有更多的大功率GPU使用在機(jī)房中，帶來(lái)海量的數(shù)據(jù)傳輸，導(dǎo)致ICT設(shè)備的單機(jī)功耗增加，勢(shì)必會(huì)進(jìn)一步推高數(shù)據(jù)中心對(duì)電能的需求。根據(jù)google公布的數(shù)據(jù)，采用了48V電源分配器的新機(jī)架設(shè)計(jì)，相比傳統(tǒng)的12V方案，電力的損耗降低了30%。數(shù)據(jù)中心的電源系統(tǒng)將由12V轉(zhuǎn)到48V。

Vicor的48V直接到低壓大電流負(fù)載點(diǎn)的方案已經(jīng)在google的數(shù)據(jù)中心大量使用，為其30%的效率提升作出了杰出貢獻(xiàn)。

Vicor的48V架構(gòu)稱為FPA，包括前端采用深降壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的預(yù)穩(wěn)壓模塊（PRM）和后端采用正弦幅值變換器（SAC）的電壓變壓模塊（VTM）兩部分構(gòu)成。PRM輸出一個(gè)母線電壓，40V左右，VTM為理想直流變壓器，以固定變壓因子輸出一個(gè)低壓大電流的功率（61mm×23mm的面積里面可以輸出高達(dá)180A的電流）。比如，輸入端為48V，要求1.8V 100A輸出，那么可以采用24：1的VTM，此時(shí)PRM的輸出電壓將為1.8*24=43.2V。采用不同變壓因子的VTM，調(diào)整PRM的輸出，可以非常高效地實(shí)現(xiàn)48V到POL的供電。在服務(wù)器或者交換路由器中，CPU、memorv、ACIS、FPGA這類(lèi)低電壓大電流芯片為耗電大戶。高效地解決這些負(fù)載點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體性能的關(guān)鍵。

小尺寸，高效率，高功率密度的電源成為大數(shù)據(jù)時(shí)代的基本需求

隨著“云計(jì)算”概念的提出及推廣，如今已經(jīng)鋪天蓋地地滲入到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。幾乎所有行業(yè)都在以此打造更龐大、更完善的運(yùn)作體系。這些體系正常運(yùn)作的基礎(chǔ)，來(lái)源于大量的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)交換。確保所有數(shù)通設(shè)備的正常工作，確保突發(fā)條件下的穩(wěn)態(tài)輸出，確保故障情況下的后備供電，這些都對(duì)電源產(chǎn)品提出了更高的要求。小尺寸，高效率，高功率密度——這是大數(shù)據(jù)設(shè)備對(duì)電源產(chǎn)品的一個(gè)基本要求。由于系統(tǒng)高度集成，因此對(duì)電源產(chǎn)品的要求極高。而且，出于環(huán)保考慮，綠色能源的標(biāo)準(zhǔn)也移植到新的設(shè)備規(guī)格里。

SynQor公司通過(guò)中間總線架構(gòu)技術(shù)及專利很好地解決了這些困難。BQ55系列（輸入電壓：35～55Vdc）和BQ57系列（輸入電壓：40～65Vdc）產(chǎn)品，滿足輸出電壓匝數(shù)比4：1（12Vdc）&5：1（9Vdc）的穩(wěn)定輸出。同時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)封裝的前提下，八分之一磚尺寸標(biāo)準(zhǔn)模塊可帶載500-600W，四分之一磚尺寸標(biāo)準(zhǔn)模塊可帶載600-800W。另外，四分之一磚1000W，效率高達(dá)97%的產(chǎn)品也即將推向市場(chǎng)。這些產(chǎn)品對(duì)廣大客戶的數(shù)通設(shè)備的設(shè)計(jì)研發(fā)將帶來(lái)很大的便利。