电源管理IC三大趋势的深度解析

　　在所有的电子设备和产品中，都不乏电源管理IC的“身影”。随着数字高速IC技术和芯片制造工艺技术的共同高速发展，高性能电源IC“助阵”的作用显得愈加重要。而日新月异的电子产品应用、环保绿色节能需求的兴起也对电源IC提出了更高的要求，催生新一代高集成度、高性能和高能效电源管理IC的需求，亦成为电源管理IC厂商永恒的使命。

　　电源IC需“涨姿势”

　　据市调机构iSuppli预计，2016年电源管理IC市场预计将达到387亿美元，消费电子、网络通信、移动互联领域都是主要的应用市场，汽车电子、新能源领域也逐渐发力。在应用驱动和技术进步的作用下，对电源IC的技术要求也不断走高。而且随着应用的不断创新，电源IC的市场也呈现出需求多样化，应用细分化，更多高性能电源IC的市场需求也不断深化以及扩展化，更好地为满足系统创新，性能提升而服务。

　　一方面，伴随着半导体工艺技术的不断升级，PCB板上的芯片和元器件功能更高、运行速度更快、体积更小，驱使电源管理IC提供更低更精准的核电电压以及更大的供电电流、更严格的电压反馈精度、以及更高的效率性能。另一方面，电源管理IC应用领域不断扩张和深入，实现更优异的控制功能、更智能的控制环路，更快速的动态响应特性，更简化的外围布局设计等都“不可或缺”。电源管理IC想要“拿得出手”，都需直面这些难题。

　　Altera电源业务部市场总监Mark Davidson表示，为了帮助客户解决这些挑战和简化设计，数字化、模块化、智能化电源IC等已是必然之势。

　　他举例说，就拿FPGA客户来说，电源管理已日益成为一个战略性的竞争优势，特别是在通信、计算以及工业应用等领域。随着FPGA和SoC的不断发展，设计人员在下一代嵌入式系统中增加了大量混合信号功能，实现了以前无法企及的系统级性能。如何给功能越来越多、性能越来越高、工艺越来越先进的FPGA供电，确实是一个非常具有挑战性的问题。比如采用14nm工艺的FPGA会具有更高的性能，相应地也会需要更加高性能的电源与之匹配。而且14nm的 FPGA对电源的要求更加苛刻，对电源精度的要求更高，如果电压范围超过了规范的要求，就有可能会使FPGA失效，甚至可能会烧坏。

　　这也意味着，设计者必须要在严格的FPGA电源轨要求、系统功耗和散热预算限制、构建鲁棒而又可靠的系统、符合预算要求按时完成其项目、完全满足其电路板和系统对功能和性能的要求之间找到最佳结合点，这殊非易事。

　　数字电源激发活力

　　各大电源管理IC厂商为应对这一市场走势，都在抓紧排兵布阵，而数字电源成为他们不遗余力的“招数”。凭借灵活、快速响应、高集成度以及高度可控的巨大优势，数字电源已显示出强劲的发展势头。

　　据调研机构IHS公司旗下IMS Research的报告，预计2017年全球数字电源市场营业收入将增至124亿美元，数字电源IC市场将达到26亿美元。数字电源市场以服务器和通信设备应用为主导，同时拓展至其他更多应用领域，或如星火燎原之势。

　　POL转换器一般为低电压，大电流数字负载（如FPGA，微处理器，DSP及其它具有极高动态特性的数字电路）提供电压。保持电压在1V左右的精确调节，同时利用纯模拟控制技术来满足近200A/ns的负载瞬态要求变得越来越困难。有些数字控制器能够提供在同类模拟IC中难以实现的功能例如非线性控制。事实上，几乎所有的POL数字控制器都包含了一些不同的旨在改善瞬态响应的控制技术。这些专用控制算法构成了传统模拟电源公司进入数字电源开发的门槛。电源如果在内部采用数字内核实现控制环路，可以满足极为严苛的瞬态要求，实现极低的纹波电压，以及在输出电压范围内实现极高的精确稳压。同时可以支持 PMbus通信接口，可以实现远程精确的电流，电压和温度监控。