Linear：電源市場展望問答

問 1: 貴公司對今年的電源管理市場的整體趨勢怎么預(yù)測，市場策略是怎樣的?

答 1：2014 年全球市場可能仍然是低到中速增長的一年，在這種情況下，企業(yè)如果想獲得超出市場平均水平的增長，當(dāng)務(wù)之急是在合適的時間處于合適的市場。之前的金融危機(jī)、接下來的深度衰退以及現(xiàn)在的緩慢恢復(fù)都給企業(yè)及其客戶造成了大量挑戰(zhàn)。不過，即使在這種低迷的全球商業(yè)環(huán)境中，市場仍然在變化，而且有時人們察覺不到變化的方向。

在模擬半導(dǎo)體市場，關(guān)注點(diǎn)在向汽車和工業(yè)市場轉(zhuǎn)變，逐漸遠(yuǎn)離消費(fèi)和通信市場。這似乎超出人們預(yù)料，因?yàn)樾碌南M(fèi)電子產(chǎn)品每天都在涌現(xiàn)，似乎看不到盡頭。但是隨著功能集成和性能提升的停滯，過去幾年中，通信及消費(fèi)類模擬半導(dǎo)體市場已經(jīng)開始下降，或者僅實(shí)現(xiàn)了適中的市場增長。

凌力爾特公司的新產(chǎn)品設(shè)計(jì)及開發(fā)重點(diǎn)已經(jīng)從通信及消費(fèi)類產(chǎn)品市場轉(zhuǎn)向了汽車及工業(yè)市場。從目前的經(jīng)濟(jì)情況看，很顯然，汽車和工業(yè)模擬半導(dǎo)體市場進(jìn)入了全新的電子時代。工業(yè)模擬半導(dǎo)體市場從 10 年前占市場總體的 6% 增長到今天的 21%。另外，就在過去 4 年中，汽車模擬半導(dǎo)體市場占總體模擬半導(dǎo)體市場的份額已經(jīng)從 14% 上升到了 20%。如果企業(yè)想超過市場的平均增長水平，那么即使全球經(jīng)濟(jì)僅顯現(xiàn)了適度恢復(fù)，在合適的時間處于合適的市場也是非常重要的。過去幾年中，凌力爾特在汽車和工業(yè)市場的總收入已經(jīng)上升為占總收入的 62%，而且總收入中有 86% 來自非消費(fèi)類最終用戶市場。

在工業(yè)和汽車市場取得成功需要的不僅是專注于市場和銷售，還需要帶來價值和創(chuàng)新的產(chǎn)品。工業(yè)和汽車系統(tǒng)環(huán)境都要求產(chǎn)品準(zhǔn)確、可靠并能夠在很寬的溫度范圍內(nèi)工作，以及具備高效率熱量管理能力。汽車和工業(yè)市場目前處于創(chuàng)新周期，需要引人注目的模擬產(chǎn)品來提高性能和效率，并在最終用戶市場實(shí)現(xiàn)差異化。我們最近推出的新產(chǎn)品以及目前處于設(shè)計(jì)階段的很多產(chǎn)品均滿足這些要求。

問 2: 隨著智能化電源在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多，這個領(lǐng)域會如何發(fā)展?

答 2：由于采用了 I2C 等標(biāo)準(zhǔn)串行數(shù)字總線，進(jìn)出數(shù)字式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的通信變得簡單高效了，而且 PMBus 等新標(biāo)準(zhǔn)也方便了組件實(shí)現(xiàn)互操作性。重要穩(wěn)壓器參數(shù) (包括啟動特性和定時、輸出電壓和電流限制、裕度調(diào)節(jié)規(guī)格、以及過壓和欠壓監(jiān)察限制) 都可直接以數(shù)字方式設(shè)定，而不是用電阻器以及耗費(fèi)空間的排序和監(jiān)視產(chǎn)品來設(shè)定。此外，關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù) (例如: 溫度、輸入和輸出電壓及電流) 可以定期監(jiān)視，并用來優(yōu)化系統(tǒng)性能和可靠性。

數(shù)字電源系統(tǒng)管理的一個主要好處是降低了設(shè)計(jì)成本和加快了產(chǎn)品上市。復(fù)雜的多軌系統(tǒng)可以利用一個全面和具備直觀的圖形用戶界面 (GUI) 之開發(fā)環(huán)境高效開發(fā)。這類系統(tǒng)可通過 GUI 而不是焊接到 “白色導(dǎo)線” 定位點(diǎn)進(jìn)行更改，因此簡化了在線測試 (ICT) 和電路板調(diào)試。另一個好處是，由于可以使用實(shí)時遙測數(shù)據(jù)，所以能夠預(yù)測電源系統(tǒng)故障，并采取預(yù)防性措施。也許最重要的是，具備數(shù)字管理功能的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器使設(shè)計(jì)師能夠開發(fā) “綠色” 電源系統(tǒng)，這類系統(tǒng)能夠在負(fù)載點(diǎn)、電路板、機(jī)架甚至安裝時以最低能耗滿足目標(biāo)性能 (計(jì)算速度、數(shù)據(jù)速率等)，從而在產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)降低基礎(chǔ)設(shè)施成本和總體擁有成本。

凌力爾特開發(fā)的電源系統(tǒng)管理產(chǎn)品線在不斷壯大，具備所有這些功能及許多其他特性，包括同步降壓型 DC/DC 控制器，該控制器具備集成的功率 FET 柵極驅(qū)動器以及全面和可通過基于 I2C 的 PMBus 訪問的電源管理功能;這包括精確的基準(zhǔn)以及溫度補(bǔ)償、電流模式模擬控制環(huán)路，該環(huán)路提供 ±0.5% 的 DC 準(zhǔn)確度，易于補(bǔ)償且補(bǔ)償校準(zhǔn)不受工作條件影響，同時包含逐周期限流，快速和準(zhǔn)確的均流，響應(yīng)電壓和負(fù)載瞬變時沒有運(yùn)用 “數(shù)字” 控制產(chǎn)品中常見與 ADC 量化有關(guān)的任何誤差;有些含有 16 位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供輸入及輸出電壓與電流、占空比以及溫度的數(shù)字回讀;含有故障記錄功能，該功能通過一個中斷標(biāo)記和一個儲存轉(zhuǎn)換器故障前工作狀態(tài)的 “黑匣子” 記錄器實(shí)現(xiàn);最后，通過凌力爾特的 LTpowerPlay™ 開發(fā)軟件和 GUI 界面，簡化了多軌系統(tǒng)的開發(fā)。

我們持續(xù)投資開發(fā)電源系統(tǒng)管理產(chǎn)品，每年在該領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤瞥鲂庐a(chǎn)品。我們認(rèn)為，數(shù)字電源系統(tǒng)管理顯然有望在下一代 “綠色” 電子系統(tǒng)中以更低能耗實(shí)現(xiàn)更高性能。盡管最初應(yīng)用于高端企業(yè)級計(jì)算系統(tǒng)，但是有明確的跡象表明，電源系統(tǒng)管理正在進(jìn)軍其他很多細(xì)分市場，包括工業(yè)和醫(yī)療系統(tǒng)市場。

問 3: 無線充電技術(shù)會是電源管理的下一個增長點(diǎn)嗎? 貴公司有這方面的計(jì)劃嗎?

答 3：凌力爾特始終密切關(guān)注新的市場機(jī)會，無線功率傳送肯定是其中之一。用于手機(jī)、媒體播放器等移動設(shè)備的無線電池充電市場目前已經(jīng)出現(xiàn)，不過這些設(shè)備已經(jīng)采用了 Qi 標(biāo)準(zhǔn)。凌力爾特專注的不是這類面向消費(fèi)者的主流無線功率傳送應(yīng)用，而是工業(yè)、醫(yī)療和軍事應(yīng)用，這類應(yīng)用的要求嚴(yán)苛得多。[!-- empirenews.page--]

我們的無線功率傳送電池充電 IC LTC4120 根本沒考慮 Qi 標(biāo)準(zhǔn)，相反，這個解決方案是為滿足高可靠性應(yīng)用的需求而設(shè)計(jì)的。LTC4120 采用 PowerbyProxi 的相關(guān)技術(shù)和無線電源架構(gòu)，以使基于 LTC4120 的系統(tǒng)能夠以更大的錯位容限提供更長的功率傳送距離。如果能以高效率實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，接收器就不會遇到過熱問題。此外，大多數(shù)工業(yè)、軍事和醫(yī)療應(yīng)用不會要求與消費(fèi)類產(chǎn)品互操作。

作為一個旁注，這里要提一下，與其他無線電源解決方案相比，嵌入 LTC4120 并已獲專利的 PowerbyProxi 動態(tài)協(xié)調(diào)控制 (DHC) 調(diào)諧技術(shù)擁有顯著優(yōu)勢。為了響應(yīng)環(huán)境和負(fù)載變化，DHC 動態(tài)地改變接收器的諧振頻率。在允許更長傳送距離的同時，DHC 實(shí)現(xiàn)了更高的功率傳送效率，從而實(shí)現(xiàn)了尺寸更小的接收器，所產(chǎn)生的電磁干擾也可以忽略不計(jì)。與其他無線功率傳送技術(shù)不同，DHC 本身允許通過感應(yīng)電場管理功率水平，從而在電池充電周期中，無需單獨(dú)的通信通道來驗(yàn)證接收器，或者管理負(fù)載需求的變化。

換一種方式來說，DHC 解決了所有無線電源系統(tǒng)的基本問題。每個系統(tǒng)都必須設(shè)計(jì)成在給定最長傳送距離上接收一定量的功率。每個系統(tǒng)還必須設(shè)計(jì)成在最短傳送距離上承受無負(fù)載條件。同類解決方案用復(fù)雜的數(shù)字通信系統(tǒng)解決這個問題，增加了復(fù)雜性和成本，限制了功率傳送距離?；? LTC4120 的無線電源系統(tǒng)用 PowerbyProxi 的 DHC 技術(shù)解決了這個問題。

總之，凌力爾特認(rèn)為，Qi 系統(tǒng)無法提供采用已獲專利的 PowerbyProxi DHC技術(shù)所能提供的性能或靈活性。因此，我們決定采用我們認(rèn)為最好的技術(shù)來滿足客戶需求。

問 4: 移動設(shè)備的電源管理技術(shù)有什么新發(fā)展? 我們觀察到一個趨勢：便攜設(shè)備的快速充電技術(shù)開始登上舞臺，貴公司有這方面的規(guī)劃嗎?

答 4：直到不久前，鋰離子電池供電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)師還一直采用兩種基本方法來應(yīng)對這類外形尺寸很小和電池容量有限的問題。一種方法是采用單獨(dú)的組件設(shè)計(jì)系統(tǒng)，每個組件都為單一功能而優(yōu)化。這種方法在設(shè)計(jì)、布局及熱量管理方面提供了最大的靈活性，同時針對每種功能實(shí)現(xiàn)了合適的性能水平。但是，這種方法的一大缺點(diǎn)是相對昂貴，而且還需要占用大量電路板空間以應(yīng)對日益增加的功能需求。

另一種方法是，設(shè)計(jì)師可能在各種高度集成的電源管理集成電路 (PMIC) 中做出選擇。這類集成電路一般支持大多數(shù)應(yīng)用所需的超大功能集，包括開關(guān) DC/DC 控制器、單片開關(guān)和無數(shù) LDO 集成不相關(guān)的混合信號功能 (例如: 觸屏控制器、音頻編譯碼器、電池充電器等)，所形成的又大又復(fù)雜的組合電路。因此，這類集成電路用起來可能很笨重，而且大多數(shù)需要在固件上大量投資，而固件僅用于接通器件電源。這類產(chǎn)品往往重視集成度而不是性能，常常因熱量集中而在產(chǎn)品內(nèi)部形成單個 “熱點(diǎn)”，從而使熱量管理復(fù)雜化了。具有諷刺意味的是，這類高度集成的解決方案由于封裝很大、引腳數(shù)量很多，所以還需要占用相對較大的電路板空間。最后，這類解決方案必須采用異常神勇的電路板布局，以容納所有有關(guān)外部組件 (MOSFET、電感器、二極管和各種無源組件)，以及容納系統(tǒng)內(nèi)部從 PMIC 到各種不同負(fù)載所需的有關(guān)布線。

因此，我們看到一種趨勢，即在一個密集排列的便攜式設(shè)備中使用多個 IC，構(gòu)成一個在系統(tǒng)內(nèi)部提供更好熱量管理的解決方案。這可能意味著，采用單獨(dú)的電池充電 IC 以及適度集成和具備相關(guān) DC/DC 轉(zhuǎn)換器、LDO 及混合信號功能的 PMIC。

問 5: 在電源技術(shù)快速發(fā)展的今天，可靠性的重要性越來越大，請問貴公司是如何提高自己產(chǎn)品的可靠性?

答 5：凌力爾特是大型 OEM 和一線汽車客戶以及全球工業(yè)、醫(yī)療及計(jì)算機(jī)細(xì)分市場上領(lǐng)先客戶的供應(yīng)商。我們專注于提供高質(zhì)量、高可靠性和優(yōu)質(zhì)客戶服務(wù)，這突出強(qiáng)調(diào)了我們對客戶的承諾。

l我們是首批通過 TS16949-2002 標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的半導(dǎo)體公司之一，自 2003 年以來，我們一直滿足這一標(biāo)準(zhǔn)要求，這是我們的與眾不同之處。

l我們的汽車產(chǎn)品符合汽車電子產(chǎn)品委員會 (Automotive Electronics Council) 的 AEC-Q100 標(biāo)準(zhǔn)要求。

l我們已經(jīng)達(dá)到了每百萬個器件 (DPPM) 不超過兩個有瑕疵的平均檢出質(zhì)量 (AOQ)，并致力于實(shí)現(xiàn)很多客戶要求的零瑕疵目標(biāo)。

l我們已經(jīng)開發(fā)了專有汽車產(chǎn)品工藝流程，該流程使我們能夠?yàn)楹芏嗫蛻魧?shí)現(xiàn)每百萬個器件不超過 1 個有瑕疵的水平。

l我們以 0.1 FIT 或更佳的水平提供同類最佳的產(chǎn)品可靠性。

凌力爾特的質(zhì)量、可靠性和服務(wù)計(jì)劃之基石是，生產(chǎn)技術(shù)上最先進(jìn)的產(chǎn)品，提供最佳產(chǎn)品質(zhì)量、準(zhǔn)時交付以及提供最佳服務(wù)，以此實(shí)現(xiàn) 100% 的客戶滿意度。公司管理層全面致力于實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，當(dāng)然實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)還需要每一位員工的參與和奉獻(xiàn)。凌力爾特的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是產(chǎn)品無差錯、性能無差錯。

為了達(dá)到這個標(biāo)準(zhǔn)，凌力爾特的所有員工都承諾持續(xù)改進(jìn)，以及承諾執(zhí)行 “質(zhì)量、可靠性和服務(wù)” 先于所有其他考慮因素的方針，從而不為出錯或發(fā)生故障留一點(diǎn)余地。我們的目標(biāo)是零瑕疵。[!--empirenews.page--]

問 6: 目前，LED 驅(qū)動芯片中的隔離和非隔離產(chǎn)品是平分天下，未來會朝什么方向發(fā)展?

答 6：凌力爾特為離線式 (AC 至 DC) 和 DC 至 DC LED 應(yīng)用設(shè)計(jì)并制造 LED 驅(qū)動器 IC。能夠用離線式電源驅(qū)動 LED 使這類應(yīng)用出現(xiàn)了顯著增長，因?yàn)檫@種形式的電源在商用和住宅建筑中都非常容易得到。盡管 LED 燈具對最終用戶來說使用相對簡單，但是對 LED 驅(qū)動器 IC 提出的新要求卻大幅增加了。因?yàn)?LED 燈需要良好穩(wěn)定的恒定電流源，以提供恒定的光輸出水平，所以用 AC 輸入電源給 LED 燈供電需要某些特殊設(shè)計(jì)方法，以滿足非常具體的設(shè)計(jì)需求。

視地域不同而不同，離線式電源電壓在 90VAC 至 265VAC 之間，頻率為 50Hz 至 65Hz。因此，要為全球市場制造 LED 燈具，理想情況是，擁有能夠用于世界上任何地方而無需修改的單一電路設(shè)計(jì)。這就需要能應(yīng)對多種輸入電壓和頻率的單一 LED 驅(qū)動器 IC。

此外，很多離線式 LED 應(yīng)用要求在 LED 與驅(qū)動電路之間提供電氣隔離。這主要出于安全考慮，有幾家監(jiān)管結(jié)構(gòu)提出了這一要求。電氣隔離一般由隔離反激式 LED 驅(qū)動器拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)，這種拓?fù)溥\(yùn)用變壓器隔離主邊和副邊驅(qū)動電路。

采用 LED 照明的驅(qū)動力是，LED 照明大幅降低了提供特定光照量所需的功率，因此當(dāng)務(wù)之急是，讓 LED 驅(qū)動器 IC 提供最高效率。因?yàn)?LED 驅(qū)動器電路必須將高壓 AC 電源轉(zhuǎn)換成電壓較低和良好穩(wěn)定的 LED 電流，所以 LED 驅(qū)動器 IC 必須設(shè)計(jì)為提供高于 80% 的效率，以避免浪費(fèi)功率。