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数字化技术使电源产品开发更简单
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电池/开关电源展厅
电池, 碱性电池, 锂离子电池, 纽扣电池, 太阳能电池, ...
模拟电源到数字电源的转换,在效率和通过实时监视实现最优化方面给系统带来了显著的好处。不管厂商规模有多大,几乎所有OEM厂商都能感受到这种技术解决的问题,但数字电源的使用一直仅限于拥有大量资源的一些主要OEM厂商。CUI公司的Mark Adams认为简单化是新兴的行业趋势,它将允许中小型工业企业过渡到数字世界,并充分利用这种技术带来的优势。

人们几乎不可能错过在电源市场中发生的数字革命。许多工程技术出版物中充斥着市场分析人士对这种技术的潜能,以及来自领先IC公司的最新数字电源产品的评论。

虽然分析人士对数字电源市场的实际增长率有所争论,但实际上所有人都同意数字电源市场的发展速度远超其它市场。

谁在推动数字电源增长?

目前争论的一个焦点是业界处于“技术采用生命周期”曲线的什么位置。理解技术的采用程度就能推断出这个市场的发展将有多快。如果市场仍处于萌芽期,那么在一段时间内是看不到指数式增长的。然而,如果市场已经过了早期的采用阶段,那么近期市场接受度更有可能。

作为第一梯队(Tier-one)的计算、存储、网络和电信OEM厂商主导着现在的数字电源实现。由于这些公司带动了大部分销售份额,因此这个市场中的半导体和电源供应商致力于开发解决方案来支持这些公司的未来需求就很容易让人理解了。

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图1:市场采用曲线

但第一梯队公司的这种早期采用正在导致严重的问题。它不仅增加了复杂性,而且所要求的应用设计支持限制了较小规模的资源受限公司(比如欧洲的工业公司),实现数字解决方案的能力。

事实上,这种早期采用在拥有资源支持这些设计的大公司和没有资源的小公司之间形成了严重的分离。

遗憾的是,不管公司规模有多大,当今设计的电源要求对所有公司来说都是共通的,这些要求包括:电源管理;加电次序和升压斜率,监视和余量;故障检测和响应;更高密度的电路板设计;热管理;更低的电压和更严格的容差;更大的电流;更短的设计周期。

虽然所有公司都在使用相同的FPGA、DSP和ASSP,但用于满足这些要求的可用技术资源只集中于市场的小部分。为了使数字电源随着技术采用生命周期发展并进入工业舞台,数字电源公司必须专注于“易用性”。

数字电源提供商已经在尝试关注易用性概念。他们提供众多的文件来辅助元件选择、电路板版图设计和深层次的补偿指导。除此之外还有许多工具用来支持设计工作。也有一些公司提供4天的数字电源设计课程对最终用户进行培训。

但产品必须能在最少支持条件下可用才能得到普及推广。工程师很少有时间参加4天的课程,或从头到尾翻阅文件去寻找答案。如果找不到答案,他们需要从供应商处获取支持来解决问题——他们需要即插即用的解决方案。

使数字电源更容易使用

现在的数字电源解决方案并不缺少可用的功能。反而是实现这些功能的便利性,以及区分功能用途的优先级给最终用户造成了最大的挑战。事实上,从表面看似乎整个行业更多地倾向于解决“想要拥有的”问题而不是专注于真正需要的功能。

随着向数字领域的转移,软件工具已经成为设计过程的一部分,并且还必须考虑这些工具的易用性。FPGA和微控制器公司很早前就知道,设计工具在赢得设计中起着举足轻重的作用,输赢与芯片解决方案中的具体功能集反而关系不大。如果花太多的时间在功能实现上,那么用户得到的回报可能就会不如付出的努力。

电源是无法回避的麻烦

在与最大OEM厂商之外的公司的工程师和经理们聊天时经常会谈到一个公共话题:“电源是无法回避的麻烦”。工程师的价值一般体现在他们为公司创建的IP上,很少在电源设计上。工程队伍的裁员迫使工程师不仅要创建公司的IP,还要解决如何给设计供电的问题。由于这方面的原因以及不断缩短的设计周期,电源架构一直是到最后才得到解决的项目之一。

遗憾的是,对较小的组织机构(比如欧洲数量巨大的中等规模工业公司)来说,上市时间更加紧要,因为它可以成就一个产品,也可以毁了一个产品,甚至一家公司。今天的设计工程师需要一种能够真正通过“剪切和粘贴”方法满足电源的不断变化要求的解决方案。

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智能电网平台

电源公司正在寻求解决这些需求,而这些新型产品背后的基本哲学是我们CUI所谓的“简单数字化”——在直观、易用的设计工具基础上对平台进行控制的一种方式,它能极大地简化曾经非常耗时的设计模拟补偿环路“魔法”。

在模拟领域,这些控制环路没有经过必要的优化,而是针对最坏情况设计的。自动补偿功能可以让工程师先设计电路版图,然后让模块执行自己的补偿计算,并实时进行调整。最重要的是,它取消了20多页的补偿应用笔记和来自其它供应商的工具,将补偿直接做进了IC。另外,自动补偿将在整个产品生命周期内不断地补偿电路,因此电路将一直处于最优状态。与模拟解决方案相比,这个功能可以显著缩短设计周期,并提高电路的可靠性。

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25A模块的瞬态响应

拿我们的Novum数字电源技术为例,这些数字电源模块直接瞄准想以简单的即插即用方式解决当前问题的工程师。产品系列包含了具有业界领先效率和功能的器件(如NDM2Z和NDM2P系列),以及后来创建的器件(如NSM2P),它们使用无总线(No-Bus)平台并以模拟设计工程师习惯使用的格式提供这种功能,从而使得转换更加容易。每个系列都有一组独特的功能来满足目前的电源设计要求。

本文小结

从模拟电源到数字电源的转换在效率和通过实时监视实现最优化方面给系统带来了显著的好处。那些更加直观、设计用于满足中小型工业OEM厂商工程师需求的新型电源的开发将使更多更广的组织机构受益。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (6/5/2013)
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