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交流发言

2010年电源研讨会报道

发布: 2020-07-06 04:27:00   阅读: 次 【   

随着北京会场响起的掌声,第九届电源技术专题研讨会落下了帷幕。这次巡回六地的研讨会共举行了60余场技术演讲,吸引了2000多名电子工程师到会,可谓盛况空前。下面,就由我来为大家回顾下这些精彩的主题演讲吧。

电源技术热点层出

进入了2010年,新能源、新动力汽车、LED照明、电纸书等应用热点不断涌现,电源技术也相应的活跃起来。从主题演讲的题目,就可以看出,每个厂商都有自己的侧重点。

飞兆半导体公司围绕液晶电视背光电源和LED照明介绍了市场发展的热点及设计上的需求,并向工程师介绍了飞兆半导体在这两方面的解决方案。节能、减排,降低功耗是全球各国都提出的普遍要求,而对于LCD电视,则有更严格的规范,例如,能源之星5.0、CEC等规范都提出了近乎苛刻的功耗要求。显然,采用CCFL背光技术的电视是无法满足能源之星未来的规范要求的,因此,LED背光成了目前液晶电视的发展趋势。飞兆半导体在演讲中比较了市场上几种LED背光方案的优点和缺点,并提出了自己的解决方案,飞兆的方案可以实现更高的能率。对于LED照明,目前的市场应用中,LED照明功率从几瓦到300W都有,飞兆半导体在这一市场也作了长期研究和投入,开发出了多种方案,可以满足各种规格LED照明电路的要求。

英飞凌公司在功率器件方面一直以来都有着出色的表现。其生产的IGBT广泛应用于电力电子的各个领域。这次,英飞凌公司带来了最新的High Speed3 IGBT。该产品运用了TrenchStopH工艺。在这项工艺中,沟槽栅结合了场终止概念。这是NPT概念的进一步发展,包含一个额外的植入晶圆背面的n掺杂层。由于发射极(阴极)附近的载流子浓度提高,沟槽栅可使得导通损耗降低。由于采用了新工艺,Speed3 IGBT具有了多项优势:降低了开关损耗而不会带来导通损耗;温度稳定性增加;平滑的开关波形能减少Rg和EMI,易于并联。全新1200V IGBT High Speed3系列的开发是专门针对优化高频电源硬开关和软开关拓扑的需要。低开关损耗(30 kHz以上频率)、低导通损耗和高频率下的最佳EMI性能,实现了低功耗;紧凑的系统设计和较小的散热尺寸;优化二极管特性可实现更低的IGBT功耗;稳定的开关特性。此外,英飞凌采用了新的封装:TO-247HC封装,使器件的峰值电压达到了1360V,爬电距离达到了6.35mm。

IR公司的主力是SuplRBuck产品系列。该系列包括了高性能PWM IC和MOSFET,主要应用是电脑、服务器和通信领域,其在高频下的运行状况非常优异。在本次会议上,IR公司主要介绍了他们的新一代产品:SuplRBuck Gen2。这是一套14A的集成POL解决方案;以5mm×6mm QFN封装提供高电流额定值;容许设计师“剪贴”布板,使产品可更快上市;无须传统两级POL转换;从12Vini直接转换,帮助节省能源、体积和成本;整个负载范围提供最佳效率一峰值高于96%;能有效节能并简化温度管理。该系列的主要器件是IR3837/38/39,6A、10A和14A引脚兼容方案。它们具有4.5~16V(3.3vN:用5V偏置)单电压轨VIN;±1%精度,0.6V参考电压;针对过压和欠压检测的“电源良好”输出;具有跟踪功能;内部数字软启动;可对DDR存储器跟踪或排序进行配置;外部同步;因为裕量的原因采用外部参考电压;5V外部偏置选项以提高轻负载时的效率。

MAXIM公司的演讲题目是“DC/DC开关稳压器设计考虑”,主要介绍了开关电源在设计中的一些关键问题,得到了现场工程师的极大兴趣,内容包括:线性和开关稳压器的应用特点;常见的开关稳压器的拓扑结构以及针对具体的应用如何选择合适的架构;对于关键元件选型时该考虑哪些参数,这些参数对具体设计会有哪些影响;另外,在PCB设计中要遵循哪些规格和注意事项;还有,开关电源完成设计后需要做哪些校验和测试来评估设计;如何在设计上改善电源EMI。除了设计上的一些考虑,MAXIM在演讲的最后还介绍了其集成型MOSFET解决方案,输入电压从2.5~3.3V、3.3~5.5V到12V有多种选择可满足用户需求。

PMB us是一种开放标准的数字电源管理协议,可通过定义传输和物理接口以及命令语言来促进与电源转换器或其他设备的通信。美国国家半导体在本次研讨会上介绍了一款基于PMBus总线的系统电源管理和保护电路LM25066。该芯片内置监控、保护和控制功能块,以便管理机架每一刀片的电子操作情况,可以严密监控系统在关键情况下的功耗和潜在的故障。其具有热插拔/浪涌电流控制功能,而且可以设置电流及功率限幅;实时的系统遥测监控功能;符合PMBus标准的12C/SMBus接口;实时监控系统的关键参数;电压、电流、功率、温度及故障情况;可以同时测量电压/电流大小,因此读数可真正反映印制电路板的实际功耗;2.9~17V的工作电压范围;可支持普遍采用的12V、5V和3.3V中间总线电压;主要应用是基建设备背板及线路插件。

作为国内电源行业的代表,广州金升阳公司一直在走一条生产高质产品,提供高质服务的道路。面对严酷的市场压力,金升阳公司能取得现在的成绩实属不易。而这其中的秘诀,用金升阳公司尹向阳董事长的话说就是:“确保产品的可靠性”。而为了达到目标,则需要建立一套完备的研发、生产、服务管理体系。金升阳公司将整个体系划分为了七大平台:物料平台、技术平台、失效模型分析平台、生产制造平台、人员培训平台、流程管控平台和服务平台。这七大平台之间紧密相连,从最初的设计,中间的生产到最后的服务都是有序联通的。而在每一个环节之内,又细分了多个子环节。比如,在设计阶段,就要建立好流程、规范好的体系,选择好的器件,选择好的方案,做好实验验证。而在选择好的方案下面,有划分了拓扑结构选择设计、降额设计、热设计、电磁兼容设计、结构设计和防呆设计。同样,在生产环节,则有生产环境控制、人员培训、硬件支持和严格的控制体系。这一切,有机地结合在一起,才保证了产品的高可靠性。金升阳的报告给了听众很多的启发,也从另一方面昭示了我国电源企业的管理水平上了一个新台阶。

安森美半导体公司围绕节能技术介绍了其NCP4303同步整流控制器及其应用。为了满足新的能效标准,各类计算及消费应用中的开关电源也必须提高能效,一项重要的应对策略就是利用次级同步整流技术来提高能效及降低功耗。安森美半导体在演讲中介绍了同步整流的基本原理及在开关电源次级端应用同步整流的必要性,

分析安森美半导体NCP4303高能效次级端同步整流驱动器的关键特点和应用设计要点,介绍评估电路板能效测试结果。综合考虑NcP4303的功能特性,可以看出NCP4303非常适合计算和消费应用,能够帮助设计人员更好地应对更趋严格的能效标准。

精工的器件遵循着低电压、低电流和小封装的原则。这次研讨会上,他们为观众展示了最新的多节锂离子电池保护方案。精工推出的S-8242是2节锂离子电池保护芯片,S-8254则是3到4节电池保护芯片。而在很多常见的电动工具中,大多使用了4节以上的锂离子电池。而在电动工具中,一般都是用了超过4节的锂离子电池,此时使用单芯片保护方案就不能胜任了。为此,精工推出了级联的方案,其每种保护芯片都可以串联在一起,从而实现对多节锂离子电池的保护。具体来说,用2个S-8254串联就能保护8节锂离子电池,用3个S 8254则能保护12节锂离子电池。工作时,如果单节锂离子电池出现故障,整个电池组还会继续运作,保护芯片能整个系统的电流不发生变化。精工的方案提供了最完备的保护措施,包括了过充放电保护,过电压保护,过电流保护,配合测温芯片还能进行过温度保护。可以说,这些方案为锂电池的使用加上了一道安全锁。

PWM开关电源的开关损耗比较大,因此诞生了零电压开关(ZCS)/零电流开关(ZCS)技术,或称软开关技术,其能使开关电压/电流波形不交叠。另外,软开关技术还以降低开关电源的应力和EMI问题。意法半导体公司本次电源会上所展示的就是最新的zVS半桥控制器L6591。这是业内首款为零压开关非对称半桥拓扑电源转换器专门优化的控制器芯片。L6591用于离线电源,集成了控制软开关半桥转换器所需的全部功能模块。零压开关可消除导通开关损耗,使EMI辐射降到最小限度,还实现了高达500kHz的开关效率。此外,在低负载或无负载条件下,L6591可执行脉冲跳频操作,静态电流小于3mA。将L6591与零压开关非对称半桥拓扑配合使用,设计工程师可确保产品符合节能法规的要求,如国际能源组织的待机“1W计划”、欧盟的EuP电器产品节能法令和美国政府的能源之星计划。

德州仪器公司此次带来了两个议题:一个是通用LED照明解决方案,一个是基于DSP的数字电源设计。白光LED的效率已经和CFL相当,其市场的复合增长率大于了150%。因此,白光LED的驱动器方案也是层出不穷。TI的65V输入、1.5A输出的降压转换开关TPS54160就是这样的产品。该器件具有集成FET,可显著降低能耗,提高轻负载效率;其异步降压的输入电压范围介于3.5~65V之间,可针对输入瞬态应用为设计人员提供高灵活性。该转换器通过利用TI创新型Eco-mode轻负载效率开关技术,可实现116μA的低工作电流以及1.3μA关断电流,从而可延长系统运行时间,并提高电源系统设计效率。另一款产品TPS40211能在输入电压低于LED启动电压时高效驱动高功率LED。它可为多个1~5W高亮度串联LED供电,并支持可编程的封闭式软启动、具备自动重试功能的过流保护以及可编程的振荡器频率。该器件的固定频率电流模式控制技术可改善瞬态响应能力,简化回路补偿工作。此外,在大热的液晶电视背光LED方面,TI也有自己的组合方案。TP$40210+TL C5940/1是直接背光照明,而UCC28051+UcC25600+UCC28610则是边缘背光照明方案。

数字电源是德州仪器公司首倡的。围绕其强大的DSP C2000系列,TI打造了多套数字电源解决方案。比如,有F280200DAT来实现的原边PFC控制器,有F28022DAT实现的副边DC/DC控制器。在很多领域,如通信、服务器、新能源等,数字控制电源都已经开始大显身手。而随着TI公司发布了多款开发软件和教程之后,更多的模拟工程师也开始进入了数字电源的领域。数字电源更广阔发展的空间就在我们的眼前。

AMETEK公司可能对很多人还算陌生,但他们在能源测试领域很有建树。本次会议的演讲主题是围绕太阳能逆变器的测试系统。该系统的仿真引擎可从美国再生能源实验室(NREL)的太阳能顾问模型数据库中下载各项关键定义参数,因此能根据标准太阳能电池模型在几乎是任何填充系数或太阳能板材料下运算出IV曲线。使用者并可自行输入其他PV太阳能板的IV曲线。而对于装并多个拥有不同特性太阳能板的系统,使得IV曲线会出现“多个高峰点”的系统,其也能加以模拟。此外,TerraSAS能同时仿真24个平行通道,以支持微型变电器。整个系统的测试项目包括了散热模式,电压变化和频率扰动。

演讲的嘉宾除了各厂商的代表外,还有行业内的资深专家。来自上海的颜重光老师从事微电子事业已经多年,本次研讨会上,他就给大家做了LED驱动器发展技术的报告。如前所述,LED在照明市场开始占据越来越重要的地位,上海世博会的很多景观照明都采用了LED。颜老师从LED的发光机理开始讲起,介绍了LED驱动器的分类,工作原理和发展概况,并结合自身所从事的研究开发案例,介绍了LED驱动器在国内的发展情况。很多观众,特别是对LED还不熟悉的人,都从中获益匪浅。

高效易用的测试方案

在历届的电源技术研讨会上都能看到众多测试测量厂商的身影。这是因为,电源产品的研发离不开测试测量,工程师要想设计出高效率、高稳定性、低成本的产品,测试测量工具在其中起着关键的作用。在本届电源研讨会上,泰克、安捷伦、力科、横河、RIGOL等主流测试测量厂商给与会的观众带来了最新的电源测试方案。

泰克公司已经多次参加电源研讨会,在电源测试领域具有丰富的经验。今年他们的演讲题目是“创新的自动功率电子分析与测试方案”。对于开关电源设计中的测试需求,示波器无疑是首选的电源测试平台。对于习惯使用示波器进行高带宽测量的工程师来说,电源测量频率相对较低,似乎非常简单。事实上,电源测量也有很多高速电路设计人员从未见过的一系列挑战:经过开关设备的电压可能会非常大,而且是“浮动的”,即没有参考接地;信号的脉宽、周期、频率和占空比会变化,必须如实地捕获波形,分析其不理想的特点。考虑上述这些挑战,对于一个电源设计工程师在选择测量方案时需要考虑众多的因素:是否提供安全精确的电压和电流探测解决方案、是否有一种快速方式,调节探头的不同延迟;是否有使探头偏置达到最小的有效流程;仪器能否配备充足的记录长度,以高分辨率捕获很长的工频波形。而泰克的示波器及探头系统可以很好地满足上述这些因素,而且,泰

克还推出了专门针对开关电源测试的配套软件,让工程师可以自动高效地完成常规测试项目。在演讲中,泰克还从电源设计和测试工程师的角度出发,分析他们工作中需要进行的电源测试中的各种测试项,并给出具体的测试方法和测试技巧。

美国力科公司演讲的题目是“电源测量若干关键共性问题的研究”。力科的演讲题目技术含量很高,内容上技术含量也确实非常高,在短短不到一个小时的演讲中,力科为与会听众介绍了电源测量中7个关键的问题:上电时序测量、高压测不准问题、小电压电源纹波测量、电源频率分析、负载动态特性测量、悬浮电压测量、电源开关管损耗测量。这些问题都是开关电源设计工程师在工作过碰到过的,或即将面对的,有些问题很有挑战性,例如:测试MQSFET的Vds高压、测试电源开关管损耗。力科在演讲中对这些测试挑战作了客观的分析,并提出了操作性很强的详细的测试方案。作为专注于示波器的公司,力科可提供一系列多种型号的示波器,可以满足电源测试的各种需求:从简单的常规测试,到具有高难度、对示波器有很高要求的功率器件饱和压差的测量,力科都有相应的测试方案,可以满足工程师的需求。

上海横河国际贸易有限公司今年的演讲题目是“横河最新电源测试方案”。重点介绍了横河混合信号示波器DLM2000以及DL850录波仪在电源测试中的应用。DL850录波仪是横河的一个创新,它的主要应用目标是电源和电力电子市场,DL850录波仪的创新之处在于“高速度”和“稳定性”,它可以实现100MS/s的采样率,其A/D高达16比特。DLM2000号称是个人专属高性能混合信号示波器,它不仅具有高性能,而且价格实惠,是工程师买得起的混合信号示波器。在演讲中,横河的工程师结合电源测试中面临的众多问题,介绍了DLM2000的特性及功能以及在电源测试中的具体应用。

安捷伦科技公司的演讲题目是“直流分析仪N6705B在电压瞬变测试和低功耗分析中的应用”。N6705B直流分析仪可以直接编辑产生电压、电流任意波形,用以仿真车载电源的各种电压瞬变现象,单台仪表就能完成电压瞬变测试,并可直观的观察电压、电流变化波形。除了N6705B,在演讲中还介绍了安捷伦N6781//82A源表模块在低功耗分析中的应用以及其作为电子负载在电源芯片测试中的应用,最后还介绍了安捷伦太阳能测试方案。针对太阳能光伏发电系统,安捷伦可提供一整套设备,包括N6705A、N6754A直流源分析仪,N3300A/3305A电子负载,34970/01A数据采集设备以及配套的分析软件等软硬件产品。安捷伦太阳能光伏发电测试系统可提供完整的测试方案:原材料的I-V特性测试,例如,二极管特性、高精度电源测试等;光照条件下的I-V特性测试,使用电子负载和多路数据采集设备测试不同光照条件下的I-V曲线;MPPT和逆变器电路的测试等。

在电子测试仪器的舞台上,北京普源精电科技有限公司可谓后起之秀,凭借自主研发和不断创新,普源精电实现了飞速发展。今年的演讲从创新的角度出发,重点介绍了他们提供的一些最新测试方案。除了电源测试常用的示波器、万用表以外,他们新推出了DSA1030A频谱分析仪,该频谱分析仪具有极高的性价比,频率范围是9kHz~3GHz;最小分辨率带宽达10Hz;国际领先的小于LDB的全幅度精度;-148dBm的显示平均噪声电平,可以满足绝大部分射频用户的测试需求。另外,在本次研讨会上,RIGOL还介绍了他们的DP1308A/1116A可编程线性直流电源以及DG50006合1信号工作站的性能特点以及在特定领域的应用方案。

结语

很多工程师都把一年一度的电源研讨会当成是了解最新技术的窗口,而研讨会也没有让他们失望,精彩的主题演讲从各方面展示了电源技术的最新进展。相信随着电源研讨会的继续举办,还会有更多的新鲜技术展示在大家的面前。就让我们拭目以待明年的盛会如期召开吧。

 

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