功率轉(zhuǎn)換及管理的數(shù)字控制
集成功率級是指同一個集成電路中單一相位的驅(qū)動器及場效應管。它比分立解決方案占用更小的空間,因此適合用于500kHz以上空間有限的應用。驅(qū)動器比較接近場效應管,所以能夠在高頻下高效率工作。只要配合一個合適的控制器,它就可以用于一至多個相位,但一般都沒有替代供貨來源。有關(guān)集成電路通常都根據(jù)特定的輸出電流范圍和占空比而作出優(yōu)化,所以整個解決方案的成本往往高于分立解決方案。
這種器件一般都屬于全集成的多芯片模塊或MCM(把控制器、驅(qū)動器及場效應管全部裝設(shè)于同一個集成電路中)。雖然它占用的電路板空間最少,但基于封裝的熱能限制,只適用于比較低的功率水平,而且一般都沒有替代供貨來源。封裝的選擇取決于芯片面積、引腳數(shù)量和散熱需要。在大多數(shù)情況下,人們都會忽略了一個情況:原來把控制功能和功率級集成,通常都會造成未能充分善用功率級的現(xiàn)象,結(jié)果只能夠在控制器的最大可用溫度下操作,或由于需要強迫控制器在最大的功率級溫度下操作,而對零件的可靠性打折扣。
一個較低的上下熱阻封裝比較適合所有結(jié)構(gòu)的需要,但是零件價格比較高。當場效應管在更低的溫度下操作,導通狀態(tài)電阻會更低,只需要一個更小巧的場效應管就能夠完成工作,或者能夠改善效率、節(jié)省能源,更勝于采用更佳封裝和加入額外散熱設(shè)計需要付出的高昂成本。另一個優(yōu)點是可靠性將大大提高。
由于擁有通信及引腳功能分配等額外功能,所以包含了數(shù)字控制器的系統(tǒng)解決方案需要更少的元件和控制器零件。不論在功能組合或封裝選擇方面,數(shù)字結(jié)構(gòu)都比模擬結(jié)構(gòu)優(yōu)勝。
市場分布
市場分布方面,消費市場占50%以上,信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)則降至45%以下,余下的5%屬于政府用戶。其中消費市場中出現(xiàn)了大量商機。盡管高端系統(tǒng)開始采用數(shù)字技術(shù) (見圖1),但生產(chǎn)量和利潤率偏低使市場難以維持。實際上,消費市場中能夠有比較高的產(chǎn)量,仍然是由模擬產(chǎn)品主導,不論是在功率轉(zhuǎn)換或管理領(lǐng)域也是一樣。要推動數(shù)字技術(shù),必須在高端和低端市場雙管齊下:高端市場著重完善功能及超卓性能,但以低成本為目標;低端市場以模擬技術(shù)主導的裸機為重點,但著重更低的成本以吸納市場份額。諷刺的是,最大份額屬于功率及而不是控制器。因此市場預期,假如能夠把兩者合一,就可以相得益彰,同時提高產(chǎn)品的邊際利潤及營業(yè)額。市場還預期大量的模擬元件會被更小量可配置的數(shù)字元件所取代。借著“整修”(增/減) 來實現(xiàn)更精細的結(jié)構(gòu),將可以帶來更大的優(yōu)勢。
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