Vicor為電源應(yīng)用傻瓜化放了兩大招

　　當今電源設(shè)計需要產(chǎn)品尺寸更小、并用更短的時間完成設(shè)計。為此，模塊電源廠商Vicor近日發(fā)布了四款基于VIA封裝的DCM(DC-DC轉(zhuǎn)換器模塊)和PFM(支持功率因數(shù)校正的隔離式AC-DC轉(zhuǎn)換器)，并更新了其網(wǎng)上電源系統(tǒng)設(shè)計工具(PSD)，使電源設(shè)計傻瓜化。

　　端午小長假前夕，Vicor全球營銷總監(jiān)Robert DeRobertis來到上海，向“電子產(chǎn)品世界”介紹了這兩大鮮招。

　　VIA封裝模塊有望取代老式模塊

　　DCM/PFM是Vicor的重要產(chǎn)品家族，有兩大產(chǎn)品線：大約兩年前推出了ChiP，顧名思義，其外形像一顆大芯片(如圖1上)。在此基礎(chǔ)之上，近日推出基于四款基于VIA封裝的DCM/PFM，面向軍方市場(如圖1下)。相比ChiP，VIA增加了濾波、控制接口、散熱等功能，易于使用，有望替代老式電源模塊。

　　圖1 ChiP和VIA封裝的比較

　　VIA的特點是很好解決了散熱、濾波、EMI等設(shè)計問題。另悉，Vicor今后推的相關(guān)產(chǎn)品主要以VIA為主。ChiP主要解決了功率轉(zhuǎn)換;而VIA還有熱處理、控制接口和EMI濾波等，所以更加緊致和系統(tǒng)化。這對客戶來講非常傻瓜化，因為當控制接口電路等都不用外接，只需輸入端、輸出端各一連，系統(tǒng)就可以工作了。

　　表1：DCM家族。橙紅色是新近發(fā)布的四款VIA DCM，綠色為已經(jīng)推出的。

　　其中，新的兩個28V產(chǎn)品與國防應(yīng)用有關(guān)。雖然它們外形看起來很簡單，但是性能強大，特別適合在電源方面沒有很多人手的情況下，例如主要力量是做軟件或系統(tǒng)的單位，過去主要靠外購電源產(chǎn)品。

　　深挖一下，VIA體積比ChiP大很多，為何VIA還要加散熱片?而ChiP卻沒有散熱片?因為不同客戶的電源設(shè)計能力是不同的，有的客戶有非常強的散熱設(shè)計水平，可以用ChiP自己做雙面散熱，再整合在系統(tǒng)中，以節(jié)省體積。

　　VIA之所以尺寸大，主要考量是散熱，以及在VIA內(nèi)部集成了輸入輸出濾波器，簡化了系統(tǒng)設(shè)計。

　　VIA是Vicor業(yè)務(wù)的新亮點，預(yù)計2016年底還會出爐一批。為何VIA推出速度很快?答案是VIA基于ChiP。ChiP是從無到有，已經(jīng)有很多款(如表2)。VIA的外殼尺寸是固定的，只要把不同型號的ChiP貼裝在里面，再根據(jù)控制接口的不同，把設(shè)計改動一下即可。

　　表2 ChiP封裝的DCM。綠色為已經(jīng)推出的

　　為何28V和270V、300V優(yōu)先做VIA?因為24V、290V(電動車)等不會有VIA。VIA主要定位在軍工等應(yīng)用。

　　VIA與ChiP的關(guān)系詳解

　　DCM/PFM分為ChiP和VIA兩種封裝。

　　ChiP過去兩年產(chǎn)品系列較為齊全(如表2)。VIA是在ChiP基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。方法是把ChiP的管腳去掉，用表面貼的工藝貼裝到輸入輸出濾波板上。

　　ChiP DCM出來得早，而且品種更多。VIA不會涵蓋所有的DCM，主要看應(yīng)用習慣。在設(shè)計上若想花一定時間精細設(shè)計，可以用ChiP;如果想省事，推薦用VIA。VIA是去年發(fā)布的，工廠生產(chǎn)改造后，成熟的產(chǎn)品今年才開始推出。

　　模塊、DCM、芯片，到底哪種好?

　　這要看客戶的習慣。例如一些產(chǎn)業(yè)習慣用磚式模塊(例如傳統(tǒng)行業(yè))，有的產(chǎn)業(yè)喜歡DCM，有的偏愛芯片。

　　過去Vicor專做磚式模塊，VIA也可以看做新一代模塊。Vicor的想法是DCM可以代替一部分磚式模塊。因為畢竟有人不喜歡用磚式模塊，但希望方便、散熱性好。VIA可謂傻瓜式的。

　　當然，也有競爭對手在買Vicor的DCM/PFM，做成傳統(tǒng)磚式模塊?？梢奃CM比模塊薄很多。

　　PSD網(wǎng)上工具挑戰(zhàn)90秒設(shè)計

　　Vicor的電源系統(tǒng)設(shè)計(PSD)工具是一款可快速生成電源系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化工具，比傳統(tǒng)方法的速度快 75%。電源系統(tǒng)設(shè)計工具是電源組件設(shè)計方法的具體表現(xiàn)。

　　PSD可以幫助設(shè)計人員從中選擇合適的電源方案。Vicor曾舉辦了一次90秒設(shè)計挑戰(zhàn)，可見其方便易用。通常有兩種情況用PSD，一種是你知道產(chǎn)品型號和清楚產(chǎn)品特性，第二種是你只有設(shè)計概念，你輸入一個關(guān)鍵部件，會生成一個系統(tǒng)，并給出一系列產(chǎn)品供你選型。

　　可見，設(shè)計工程師將其設(shè)計規(guī)范輸入該工具，該工具就會根據(jù)主要系數(shù)提供所推薦的設(shè)計，包括5部分：系統(tǒng)效率，電源占位面積，成本，組件數(shù)量，推薦的最適合選項。

　　很多競爭對手/芯片廠商也有網(wǎng)上選型工具，由于Vicor的產(chǎn)品是從AC電源輸入到負載點(POL)的完整系統(tǒng)覆蓋，因此PSD提供了一個系統(tǒng)設(shè)計環(huán)境，超越了競爭對手的點對點的局部電源設(shè)計。

　　例如，該工具能通過篩選數(shù)據(jù)表并針對整體系統(tǒng)性能執(zhí)行數(shù)百次計算來節(jié)省時間，能將成千上萬個數(shù)據(jù)點結(jié)合在一起，并能在幾秒鐘之內(nèi)繪制出所推薦電源系統(tǒng)的方框圖，而且所推薦電源系統(tǒng)圍繞前述的 5 個重要參數(shù)進行了優(yōu)化。此外，它還可提供系統(tǒng)擴展示意圖，并給出材料清單。

　　相比專業(yè)電源設(shè)計，PSD設(shè)計出來的結(jié)果不一定是最優(yōu)的方案，因為一個好的電源設(shè)計，需要考慮價格、體積、效率等，例如采用PSD設(shè)計出來的效率可到70%、80%，甚至90%以上，即可以很快出一個大概齊的設(shè)計。

　　但是對那些沒有太多的資源，很著急、需要很快做出樣機給客戶的情況，PSD的效率非常高，而且這不是粗糙的設(shè)計。相比專業(yè)電源設(shè)計，用PSD方案的優(yōu)化空間在哪里?也許現(xiàn)實中的客戶的模塊板中的電路非常復雜，包括磁性元件等，而PSD更多的是基本功能的仿真，非常詳細的運放、嵌入式等參數(shù)很難提供。因此，PSD只是從系統(tǒng)設(shè)計角度，看看這個方案的效率、散熱等，但這很關(guān)鍵——直接決定了系統(tǒng)的成敗。

　　PSD已上線3年。正不斷優(yōu)化。網(wǎng)上下載達到3000個/月。

　　為了幫助AC電源系統(tǒng)設(shè)計，Vicor還可以借給大家硬件開發(fā)板(如下圖)。

　　多種技術(shù)推動電源的進步

　　如今電源效率越來越高，來自多方面技術(shù)的提高。一方面是材料，例如磁性/磁鐵材料的創(chuàng)新;另GaN可以做到更高的開關(guān)頻率更高的效率，被認為是下一代取代Si的材料。另一方面是拓撲結(jié)構(gòu)上創(chuàng)新，例如Vicor近十年在拓撲結(jié)構(gòu)上做了很多工作，采用獨特的軟開關(guān)拓撲。散熱方式和封裝是重要的發(fā)展方向，將不同的拓撲結(jié)構(gòu)放入到同一種封裝就形成了現(xiàn)在大家所看到的ChiP和VIA封裝專利等。