NS高電壓方案優(yōu)化電信設(shè)備電源管理設(shè)計(jì)

　　與世界通信市場一片低迷不同，中國通信市場從放緩的趨勢中復(fù)蘇過來，諸如PHS、ADSL、CDMA、CO-equipment等新業(yè)務(wù)的廣泛開展使通信設(shè)備供應(yīng)商獲得了可觀的收益，并找到了新的利潤增長點(diǎn)，這也將刺激通信市場繼續(xù)保持良好的增長勢頭。

美國國家半導(dǎo)體電源管理產(chǎn)品部策略市場經(jīng)理 Donald Ashley

　　在這個(gè)發(fā)展?jié)摿薮蟮碾娦攀袌鲋校?a class="contentlabel" href="http://2s4d.com/news/listbylabel/label/電源">電源模塊扮演了一個(gè)重要的角色。根據(jù)專門研究電源管理產(chǎn)品市場的著名市場調(diào)查公司 Darnell Group 估計(jì)，通信設(shè)備電源管理產(chǎn)品的全球銷售額將由 2003 年的 44 億美元上升至 2008 年的 58 億美元，復(fù)式年增長率高達(dá) 5.5%。以單位銷量計(jì)，估計(jì)同期內(nèi)的復(fù)式增長可達(dá) 11.2% 。而中國，電源模塊的業(yè)務(wù)平均每年也有10-15億人民幣，年增長率達(dá)20-30%，主要應(yīng)用于電信交換機(jī)產(chǎn)品、鐵路、GSM/CDMA基站及數(shù)字用戶線接入復(fù)用器（DSLAM）等等。加之中國政府銳意改善中國電信基礎(chǔ)設(shè)施及推動(dòng)3G與光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，電信電源的需求絕不可低估。

　　在技術(shù)上，通信市場的強(qiáng)勁增長也迫使通信設(shè)備供應(yīng)商進(jìn)行更多的技術(shù)創(chuàng)新，這自然也對通信電源管理系統(tǒng)提出了新的要求。最明顯的例子就是電信 OEM 正在它們的卡上集成更多的端口，以前那些 10 兆位或 100 兆位的卡已不能滿足客戶的需求，目前的需求已經(jīng)高達(dá)千兆位，并正在向 10 千兆位發(fā)展。帶寬的增加和芯片密度的提高將導(dǎo)致整體設(shè)備的最大電流 (current draw) 升高，同時(shí)卡上每個(gè)芯片可能會(huì)由于線路幾何尺寸的縮小而使用更低的電壓。最終會(huì)出現(xiàn)在一個(gè)箱體中有多達(dá)五種不同的電壓。

　　在迎接這種挑戰(zhàn)的過程中，美國國家半導(dǎo)體積極回應(yīng)市場需要，推出了 LM5000 系列的電源管理解決方案。這系列最適用于通信設(shè)備、工業(yè)器材及汽車電子系統(tǒng)的高壓電源供應(yīng)器。

　　美國國家半導(dǎo)體電源管理產(chǎn)品業(yè)務(wù)部策略市場營銷經(jīng)理 Donald Ashley表示：“由于新一代的產(chǎn)品不斷推陳出新，對功率轉(zhuǎn)換的要求也越來越嚴(yán)格，美國國家半導(dǎo)體于是推出這系列全新的高壓電源管理產(chǎn)品，以滿足各大廠商客戶這方面的要求。LM5000 系列芯片是一個(gè)功能齊備的電源管理系統(tǒng)解決方案，不但穩(wěn)定可靠、性能卓越，而且極具成本效益，最適合系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師用來開發(fā)新一代的系統(tǒng)。由于 LM5000 系列芯片獲得客戶的高度評價(jià)，因此我們有信心這系列產(chǎn)品也將成為中國通信市場高壓系統(tǒng)的首選電源管理解決方案?！?/P>

　　美國國家半導(dǎo)體的 LM5000 系列芯片采用最新的 100 伏高壓模擬雙極(Bipolar)/CMOS/DMOS 工藝技術(shù) (ABCD150-HV) 制造，因此所有必要的邏輯電路、穩(wěn)壓功能、高精度模擬電路、驅(qū)動(dòng)器以及電源開關(guān)都可集成在一顆管芯之內(nèi)。這系列芯片也充分利用美國國家半導(dǎo)體的先進(jìn)封裝技術(shù)，因此可以采用散熱能力較高的表面貼裝 LLP 封裝，成為全球最小的 100 伏功率轉(zhuǎn)換芯片。

　　廣受贊喻的電源控制LM5000系列，包括完全集成式穩(wěn)壓器、PWM控制器（隔離交換器）、高性能推動(dòng)器及高壓熱交換控制器。

　　在完全集成式穩(wěn)壓器中有LM5000、LM5007及LM5008。LM5000 芯片是一款全面集成的電流模式、脈沖寬度調(diào)制 (PWM) 直流/直流穩(wěn)壓器，可在 3.1 伏至 40 伏之間的寬闊輸入電壓范圍內(nèi)操作。這款芯片內(nèi)置80 伏供電電壓的 DMOS 晶體管，其額定峰值高達(dá)2A，而通道電阻則只有200mΩ；且備有不同的操作頻率供選擇，由300 kHz、600 kHz、700 kHz 至高達(dá) 1.25 MHz。預(yù)計(jì)越來越多通信、汽車、網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)及采用電池供電的應(yīng)用方案將會(huì)采用 LM5000 這類高密度、高效率的功率轉(zhuǎn)換解決方案。

　　另一款完全集成式穩(wěn)壓器LM5007芯片，是業(yè)內(nèi)最小型的高壓降壓偏壓開并穩(wěn)壓器芯片。它可降低主電源供應(yīng)器高達(dá) 75 伏的高壓，然后為次級控制電源供應(yīng)器提供低至 10 伏的偏壓供電 (典型值)。這款穩(wěn)壓器芯片具備高壓電源供應(yīng)器所需的一切功能，內(nèi)含額定峰值電流為  0.7 A 的 80 伏 N 通道功率金屬氧化半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管 (power MOSFET)，可在高達(dá) 500 kHz 的高頻下進(jìn)行開關(guān)操作，使偏壓電源供應(yīng)器可以采用較小型的輸出濾波器，確?？蛇B續(xù)輸出高達(dá) 0.5 A 的負(fù)載電流，這樣不但可以將占用的印刷電路板板面空間減至最小，而且也可提高系統(tǒng)的效率及成本效益。因此適用于通信系統(tǒng)、汽車電子系統(tǒng)及工業(yè)用電源供應(yīng)器等理想的應(yīng)用解決方案。

　　LM5008 芯片采用美國國家半導(dǎo)體最先進(jìn)的 100伏模擬 BiCMOS-DMOS 集成電路 (ABCDXV-2) 工藝技術(shù)制造，是LM5007 80 V 降壓偏壓穩(wěn)壓器的升級版產(chǎn)品，其電壓范圍比LM5007有進(jìn)一步的擴(kuò)大。這款芯片最適用于 48伏的功率轉(zhuǎn)換器、電信設(shè)備、汽車電子系統(tǒng)、以及采用電池供電的電子產(chǎn)品。

　　而PWM控制器方面，有LM5020、LM5030、LM5033及LM5041。LM5030 芯片是全球首款 100 伏高頻電流模式的直流/直流控制器。這款脈沖寬度調(diào)制控制器具備獨(dú)特的功能，可支持先進(jìn)推拉及橋接電路布局。LM5030芯片設(shè)有100伏的內(nèi)部啟動(dòng)穩(wěn)壓器，并采用散熱能力更高的CSP封裝。最適用于中央交換器、數(shù)字用戶線路 (DSL) 存取多路轉(zhuǎn)換器、高用量系統(tǒng)以及 48 伏配電系統(tǒng)等通信設(shè)備。而LM5033的特點(diǎn)是具有高度的靈活性，不但可以單獨(dú)用于推拉式總線轉(zhuǎn)換器，也可與一或兩顆美國國家半導(dǎo)體的 LM5100 驅(qū)動(dòng)器搭配一起，以便用于半橋接或全面橋接的轉(zhuǎn)換器之中。LM5041芯片則是具有可定時(shí)編程功能的 100 伏級聯(lián)控制器/驅(qū)動(dòng)器芯片組。

　　在高性能驅(qū)動(dòng)器方面，美國國家半導(dǎo)體的LM5112 芯片能以極高的速度操作，延遲時(shí)間也極短，而且可以輸出極高的峰值電流。這款芯片采用美國國家半導(dǎo)體的高壓模擬雙極 CMOS-DMOS (ABCD) 技術(shù)制造，其復(fù)合式輸出驅(qū)動(dòng)級內(nèi)含金屬氧化半導(dǎo)體 (MOS) 及雙極晶體管，而且兩者可以并行操作。由于 LM5112 芯片采用這樣獨(dú)特的組合，因此可以從電容負(fù)載方面匯集超過 7A 的峰值電流，并且以高達(dá) 1MHz 的頻率驅(qū)動(dòng)較大的功率 MOSFET。如此獨(dú)特的復(fù)合式驅(qū)動(dòng)級有一個(gè)很重要的優(yōu)點(diǎn)，那就是操作時(shí)性能更為可靠，因?yàn)榧词构╇婋妷杭皽囟瘸霈F(xiàn)波動(dòng)，復(fù)合式驅(qū)動(dòng)級可以減低這些波動(dòng)所產(chǎn)生的影響，有助保持驅(qū)動(dòng)電流的穩(wěn)定性。LM5112 芯片可與美國國家半導(dǎo)體的 LM5000 系列脈沖寬度調(diào)制控制器及 LM510x 系列半橋式驅(qū)動(dòng)器集成一起，成為設(shè)計(jì)高性能直流/直流轉(zhuǎn)換器的理想芯片組。

　　另一款LM5111 芯片設(shè)有兩個(gè)可輸出足 5A 峰值電流的驅(qū)動(dòng)器，而且由于采用 SOIC-8 封裝，因此可以直接取替許多舊式的 CMOS 門極驅(qū)動(dòng)解決方案。LM5111 芯片的峰值輸出電流高達(dá) 5A，比舊式技術(shù)只能輸出 2A 峰值電流優(yōu)勝，而且效率也比舊式技術(shù)高。雖然 LM5111 是雙通道的芯片而 LM5112 則是單通道的芯片，但兩者都采用同一的先進(jìn)復(fù)合式驅(qū)動(dòng)技術(shù)及負(fù)極輸出門極驅(qū)動(dòng)技術(shù)。在正常操作情況下，LM5111 的兩條 5A 峰值電流驅(qū)動(dòng)通道均各自獨(dú)立，但若有需要，這兩條通道可與輸入及輸出端并行連接，將峰值輸出驅(qū)動(dòng)電流提高一倍至 10A，以便能夠以極高的效率及高達(dá) 1MHz 的速度驅(qū)動(dòng)極大的功率 MOSFET。LM5111 芯片分別有三種不同的型號可供選擇，這三個(gè)型號都可各自接收三種不同的輸入信號。換言之，廠商客戶可以選擇非反相信號通道、反相信號通道或兩種信號都可同樣接收的通道。

　　美國國家半導(dǎo)體的亞太區(qū)電源管理產(chǎn)品市場經(jīng)理劉振成總結(jié)指出：“美國國家半導(dǎo)體面對中國這個(gè)龐大的電信電源市場，所提供的并非只是某一電源器件，而是一站式的電源解決方案，加之我們具有各種知識(shí)產(chǎn)權(quán)、工藝技術(shù)及豐富的模擬技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，必然能幫助國內(nèi)的電信設(shè)備供應(yīng)商滿足市場需求。”