綠色節(jié)能閃耀I(xiàn)IC

    消費(fèi)電子設(shè)備中的電源管理日益加強(qiáng)

    在消費(fèi)電子產(chǎn)品中，傳統(tǒng)的節(jié)電反映在兩個(gè)方面，一方面是單位功能的功耗下降，即受電設(shè)備本身的節(jié)能；其次是電源利用率的提高，反映在電源轉(zhuǎn)換效率的提高。但經(jīng)過(guò)技術(shù)的多年發(fā)展，這兩方面的潛能都接近極限，任何進(jìn)一步的發(fā)展都顯得舉步維艱。在這種背景下，新的概念出現(xiàn)了，即通過(guò)強(qiáng)化電源的管理來(lái)進(jìn)一步節(jié)省能源。

    在本屆IIC上，中國(guó)本土半導(dǎo)體制造商——圣邦微電子推出了首款獨(dú)立7通道高效率的DC/DC電源管理單元SGM2100。該產(chǎn)品瞄準(zhǔn)的目標(biāo)應(yīng)用范圍很廣，包括數(shù)碼相機(jī)、GPS和智能手機(jī)等，集成了升壓DC/DC、降壓DC/DC、負(fù)壓DC/DC、背光驅(qū)動(dòng)和LCD偏置電壓電路?！澳壳?，國(guó)際上最權(quán)威的模擬半導(dǎo)體廠商推出的電源管理芯片的獨(dú)立通道數(shù)量最高的是6路，而我們成功實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立的7通道，這樣，除了能夠覆蓋傳統(tǒng)的顯示、背光、微處理器、各種接口等所需的各種電壓外，還能滿足目前內(nèi)核處理器所需的最低電壓”，圣邦微電子公司總裁張世龍博士介紹說(shuō)，“自從我們推出這款芯片后，我們的技術(shù)高度提高了許多，帶來(lái)的是市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)壓力的大大減輕”。

    凌力爾特公司也在本屆IIC上最新推出最大限度延長(zhǎng)工作時(shí)間并減少熱量的USB電源管理器LTC3566。該器件集成有一個(gè)開(kāi)關(guān)電源通道(PowerPath)管理器、一個(gè)獨(dú)立電池充電器、一個(gè) 1A 高效率同步降壓-升壓型穩(wěn)壓器、一個(gè)理想二極管和控制器以及一個(gè)始終保持接通的 LDO，見(jiàn)圖1。所有這些組件都在一個(gè)緊湊、扁平的 4mm x 4mm QFN 封裝中。內(nèi)置的同步降壓-升壓型穩(wěn)壓器可以連續(xù)提供高達(dá) 1A 的電流，非常適用于在整個(gè)鋰離子電池電壓范圍內(nèi) (低至 2.75V 輸入) 以高效率調(diào)節(jié) 3.3V 輸出電壓。

    該器件采用的突發(fā)模式工作以僅為 20uA (停機(jī)時(shí) < 1uA) 的靜態(tài)電流優(yōu)化了輕負(fù)載時(shí)的效率。穩(wěn)壓器的內(nèi)部低 RDS(ON) 開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)了高達(dá) 94% 的效率，大大延長(zhǎng)了電池工作時(shí)間。該器件無(wú)縫地管理交流適配器或 USB 端口和鋰離子電池等多個(gè)輸入源之間的電源通道，同時(shí)優(yōu)先向系統(tǒng)負(fù)載供電。另外，其“即時(shí)接通”工作確保向系統(tǒng)負(fù)載供電，甚至在電池沒(méi)電時(shí)也一樣。就快速充電而言，該器件的開(kāi)關(guān)輸入級(jí)幾乎可以將自 USB 端口獲得的 2.5W 功率全部轉(zhuǎn)換為充電電流，從而利用限制到 500mA 的 USB 電源實(shí)現(xiàn)高達(dá) 700mA 的電流。另外，該器件內(nèi)涵精密電池跟蹤自適應(yīng)控制技術(shù)，無(wú)需外部微處理器，實(shí)現(xiàn)了電池充電的自管理。

    利用新技術(shù)進(jìn)一步提升LED背光能量效率

    立迪思科技有限公司在本屆展會(huì)上除了豐富的電源管理系列芯片外，還最新推出了一種全新的節(jié)能解決方案-無(wú)開(kāi)關(guān)噪音、超高效的四通道白光LED驅(qū)動(dòng)器，以及具備智能的電流調(diào)節(jié)器。該解決方案中包括一個(gè)龐大的驅(qū)動(dòng)器家族，分別是LDS8845和LDS8846，LDS8860， LDS8869，LDS8866等。

    “目前，在新一代的采用低VF的白光LED和低成本的TFT-LCD的便攜式產(chǎn)品中，顯示所消耗的功耗占據(jù)主要部分，而其中顯示本身的功耗并不高，大約20左右，而絕大部分功耗都是消耗于背光。我們創(chuàng)新的重點(diǎn)瞄準(zhǔn)的就是這一塊”，立迪思科技有限公司的應(yīng)用工程師汪黎介紹說(shuō)，“我們采用了自有專(zhuān)利技術(shù)，利用電荷泵升壓，通過(guò)將電荷泵電壓盡量與驅(qū)動(dòng)電壓一致，從而實(shí)現(xiàn)最佳的效率，該系列可為便攜式電子產(chǎn)品提供最低功耗，效率高達(dá)98%，使電池的續(xù)航時(shí)間提升高達(dá)75%左右”。

    在LDS8845和LDS8846中，采用了通道間匹配，省去了傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器中的雙模和三模電荷泵升壓變換，進(jìn)而省去了兩只陶瓷電容，不僅降低了成本，還減小了占位面積。通過(guò)特殊處理，使各段的LED精度提高了7.5%，通道間的匹配提高了3%。“必須注意這個(gè)數(shù)字是在效率已經(jīng)很高的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，它不是一個(gè)小數(shù)字”，汪黎表示。這兩款芯片都將在今年2季度開(kāi)始供貨。

    在高效率的電流型調(diào)節(jié)器中，核心是采用了一項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)PowerLite。該產(chǎn)品采用了自適應(yīng)的分段電荷泵升壓概念，在不同段中電荷泵采用不同的升壓倍率，通常的電荷泵的倍率是1、1.5和2倍，這里在不增加外圍電容的條件下，增用了1.33倍率，使電荷泵升壓模式增加到4種，電壓更接近驅(qū)動(dòng)電壓，從而使效率進(jìn)一步改進(jìn)了11%。通過(guò)采用1.33倍率，與常規(guī)產(chǎn)品相比，工作在1x模式的時(shí)間延長(zhǎng)了1小時(shí)58分鐘?？墒雇ㄔ挄r(shí)間延長(zhǎng)了54分鐘。

    而另一家著名的模擬器件半導(dǎo)體公司Microsemi，也推出了公司創(chuàng)新性的背光節(jié)能產(chǎn)品-DAZL系列混合信號(hào)高電壓LED驅(qū)動(dòng)器，專(zhuān)門(mén)用來(lái)驅(qū)動(dòng)LCD顯示屏背光照明的RGB和白色LED串。

    該系列產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是色彩非常豐富，對(duì)比度高，采用了先進(jìn)的電源管理，先進(jìn)的顏色和亮度一致性控制，以及靈活的連接方式。另外，還具有可編程能力以及良好的可升級(jí)性。

    “常規(guī)的顯示對(duì)比度為3000:1和5000:1，而我們的DAZL產(chǎn)品可以對(duì)應(yīng)達(dá)到15000:1和30000:1”，Microsemi公司的副總裁Madhu Rayabhari介紹說(shuō)。

    該產(chǎn)品的核心技術(shù)包括幾個(gè)方面。首先，對(duì)RGB不同色彩的輸出電壓進(jìn)行自適應(yīng)控制。在某種顏色比重很小時(shí)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，適度調(diào)整其輸出電壓，降低相應(yīng)的功耗。其次是電路中能夠分別控制每個(gè)PWM電路。通過(guò)獨(dú)立控制，自動(dòng)調(diào)節(jié)LED串間的電流失配，從而實(shí)現(xiàn)更精確地顏色和亮度的一致性。還有一項(xiàng)重要技術(shù)是不同顏色的任意驅(qū)動(dòng)組合，這意味著可以將一種色彩的LED串中的一部分接入到另一種色彩的LED串中。如既可以是4R-4G-4B，也可以是3R-6G-3B的驅(qū)動(dòng)組合?！巴ㄟ^(guò)上述的技術(shù)創(chuàng)新，可以將傳統(tǒng)TV的220W功耗降低至90-100W”，Rayabhari說(shuō)。

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    傳統(tǒng)電源技術(shù)更加精益求精

    對(duì)于一些傳統(tǒng)的電源解決方案提供商，如安森美，飛兆半導(dǎo)體等，也都在不斷地將新技術(shù)應(yīng)用于其新產(chǎn)品上。這些傳統(tǒng)公司借助于雄厚的實(shí)力，所采取的重要手段就之一就是細(xì)分應(yīng)用和市場(chǎng)，豐富產(chǎn)品鏈。

    在這屆IIC上，安森美展出了豐富的產(chǎn)品家族，其應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋到了LCD和LED顯示，消費(fèi)電子，計(jì)算機(jī)，充電器等，可以說(shuō)基本覆蓋了黑點(diǎn)和白電中的所有應(yīng)用。其中包括將逆變器和標(biāo)準(zhǔn)直流輸出集成到一起的LCD TV集成電源，該電源內(nèi)容豐富，具有待機(jī)關(guān)閉功能，輔助待機(jī)功能，背光電源，LCD TV主板，信號(hào)處理和音頻用電源等。通過(guò)高度集成，減少發(fā)熱，實(shí)現(xiàn)更高的能效。另外還包括多款GreenPoint產(chǎn)品。

    飛兆半導(dǎo)體在本屆展會(huì)上也帶來(lái)了一系列節(jié)能產(chǎn)品。包括由FDMF6700、FDMF8700、FDMF8704、FDMF8704v、FDMF8705等組成的FET加驅(qū)動(dòng)器多芯片模塊集。通過(guò)將FET和驅(qū)動(dòng)器等多芯片整合到一起的高集成度，使得平均功耗可以降低將近15%左右(相對(duì)于沒(méi)有分離解決方案)。此外，集成度的提高還減少了外圍器件的數(shù)量，節(jié)約了占位空間，簡(jiǎn)化PCB的設(shè)計(jì)。

    此外，為了滿足1W待機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，飛兆半導(dǎo)體還推出了采用零電壓開(kāi)關(guān)(ZVS)技術(shù)的FSFR2100，利用該技術(shù)，在處理數(shù)百瓦的的功率時(shí)，無(wú)需散熱器，與傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器比較，效率提到了10%以上。該器件的一個(gè)顯著特點(diǎn)是，具有比傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)低得多的開(kāi)關(guān)噪聲，并采用了間歇工作模式，特別適合1W以下待機(jī)功耗的各種應(yīng)用。