工業(yè)4.0下創(chuàng)新不止步 業(yè)界首款40A單相降壓傳感器

隨著工業(yè)4.0、中國制造2025相繼提出，代表著第四次工業(yè)革命已經在世界各地拉開了科技角逐的帷幕。那么以智能制造為主題的革命背景下，電源作為現代科技產品工作的主要動力來源，又需要哪些技術升級或創(chuàng)新?

討論工業(yè)革命下電源技術的創(chuàng)新，首先就要明確工業(yè)4.0所強調的技術重點——自動化、智能化和互聯化。要落實這三點技術就需要提高云計算、云儲存以及大數據處理的能力，就不得不提支撐著“云”發(fā)展的電源管理技術，而電源管理的關鍵就在于電源轉換。受工業(yè)4.0的影響電源功率轉換主要呈現四大趨勢：更高的能源轉換效率、更高的集成度、承受更高的電壓以及更高的功率密度。

順應上述電源功率轉換趨勢，TI推出了業(yè)內首款單相DC-DC降壓傳感器——TPS548D22，該款產品可以處理40-A持續(xù)負載電流，為高電流單相降壓轉換設定了新標準。TI 模擬產品業(yè)務拓展經理趙向源介紹：“目前單相降壓傳感器最大電流只能做到30-A到35-A。如果業(yè)界真的需要40-A到50-A，大家就會采用用兩相來做，這意味著控制要分布在兩端，外圍需要兩套器件，特別是需要兩個電感。而TPS548D22只使用一個電感，這樣將會加大提升電源功率密度。”

(TI 模擬產品業(yè)務拓展經理 趙向源)

相較于傳統(tǒng)的傳感器，TPS548D22創(chuàng)新性的單相設計減少了多余的內部集成部件，使得傳感器有了更大的空間用來集成其他器件。而這也是TPS548D22另一項創(chuàng)新——全面集成。TPS548D22也是第一顆集成MOSFET管的單相處理器，548D22利用了TI獨有的MOSFET制程，在其內部集成了兩顆MOSFET管，上管只有2.9毫歐、下管1.2毫歐。MOSFET管跟控制模式聯系起來，簡化外圍復雜補償，不需要復雜的R、C網絡，全部在芯片內部實現。

集聚高集成和多功能于一身的TPS548D22采用了TI獨有的堆棧(PowerStack)技術，使得芯片之間走線縮短，在5mm封裝內實現高集成，從而保障高達40A的大電流高效輸出。我們都知道，DSP供電需要很高的電壓精度，電壓變化，處理器的處理頻率也會跟著變化。TPS548D22要保障大電流的輸出不僅僅只靠封裝技術，差分遠端檢測技術也是保障TPS548D22能夠輸出電壓穩(wěn)定的重要創(chuàng)新技術之一。TI將PPB走線上的壓降損耗考慮在內，進行差分遠端檢測，直接檢測負載端電壓，進行反饋，由此保證了系統(tǒng)整體的輸出精確度。加之這顆傳感器內的無緩沖設計，使得它在40A大電流工作時不會產生過壓現象，保證了芯片的安全。

(堆棧封裝技術結構)

在此次活動中TI還發(fā)布了另一款新產品——功率密度最高的10MHz串聯電容降壓轉換器TPS54A20。TPS54A20在業(yè)界普遍使用的降壓處理器的基礎上增加了一個串聯電容，通過這個電容，實現10-MHz高頻轉換。

增加了電容的降壓轉換器的電容電壓只需要是輸出電壓的二分之一，這給系統(tǒng)帶來了更高的效率以及安全性。54A20通過兩相交錯工作，舉例來講若工作頻率為10-MHz，則對于每一相來說，只需要5-MHz，功而達到優(yōu)化效率的目的。值得一提的是54A20把最小導程時間僅為14納秒，較目前業(yè)界最低導程時間還要少17納秒，也正是54A20只有14納秒的導程時間才保障了10-MHz工作頻率成為了可能。

我們通過對比TI 前代產品54020與54A20來看54A20的獨特優(yōu)勢，這兩個產品都是10-A轉換器。54020是500KHz，54A20是10MHz。K方頻率從500K提升到了10M，從下圖兩個產品的對比圖中可以看出，54A20與之前產品相比體積縮小了八分之一、面積縮小了二分之一、電感高度從4.8mm變成了1.2mm，滿足了電源轉換器小尺寸、高效高頻轉換的需求。

無論是業(yè)界首款單相降壓傳感器還是工作頻率最高的電源轉換器，電源管理技術都在推動著工業(yè)革命的發(fā)展。