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綠色電源設(shè)計趨勢：“開源”與“節(jié)流”并舉

時間: 2008-12-25 10:34 來源：中國電子電器網(wǎng)

　　提升轉(zhuǎn)換效率是優(yōu)化電源系統(tǒng)性能，實現(xiàn)“節(jié)流”的重要一環(huán)，究其原因是各項節(jié)能環(huán)保標準及規(guī)范對現(xiàn)有電源系統(tǒng)提出了種種要求。例如，國際能源署(IEA)倡導(dǎo)的“1瓦計劃”提出在2010前，要將所有電器的待機能耗降至1瓦以下；80PLUS標準要求臺式PC機的效率在不同負載條件下都要高于80%；歐洲IEC555管理條例規(guī)定，功率超過75W的產(chǎn)品就需要增加PFC；美國加州能源委員會(CEC)則出臺了針對外部電源的強制性能效標準。必須采取措施來滿足這些電源標準和規(guī)范。AC/DC轉(zhuǎn)換的效率既與原材料本身相關(guān)，也涉及設(shè)計復(fù)雜程度和設(shè)計技巧的問題。針對具體功率應(yīng)用需求選擇合適的工作模式，優(yōu)化材料的選用并采用合適的設(shè)計技巧，能夠有效地提升轉(zhuǎn)換效率。除了采用損耗較低的器件，改善AC/DC電源性能主要可利用諧振轉(zhuǎn)換、同步整流等技術(shù)來實現(xiàn)。也可以通過新型的PFC結(jié)構(gòu)提高效率，如無橋PFC和交錯式PFC等。交錯式PFC控制器可幫助設(shè)計人員簡化電源設(shè)計，提高系統(tǒng)可靠性，實現(xiàn)更高的功率因數(shù)與額定效率。

　　對于DC/DC轉(zhuǎn)換器而言，開關(guān)損耗是決定其能效的關(guān)鍵因素之一。軟開關(guān)技術(shù)或者低柵電荷FET開關(guān)等都是降低開關(guān)損耗的有效手段。此外，當負載很小或處于空載待機狀態(tài)時，可利用新型的工藝和控制方法(如SMARTMOS硅片工藝、脈沖跳頻技術(shù)、突發(fā)模式等)實現(xiàn)待機電流的最小化，從而使DC/DC轉(zhuǎn)換器在整個負載范圍內(nèi)保持高效率。

　　從電源架構(gòu)入手是改善能效的另一種途徑。電源架構(gòu)的功效取決于系統(tǒng)級需求、采用的元件和設(shè)計拓撲。目前分布式架構(gòu)應(yīng)用得十分廣泛，這種架構(gòu)具有最優(yōu)的調(diào)整精度和瞬態(tài)響應(yīng)，可以向負載提供更好的加載和線性調(diào)整率以及良好的EMI性能。另一方面，根據(jù)系統(tǒng)的大小，規(guī)劃混合型的總線結(jié)構(gòu)也能降低系統(tǒng)風險和成本。

　　創(chuàng)新綠色能源的出現(xiàn)則為“開源”提供了保障，因此，在盡可能深掘現(xiàn)有電源系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率的同時，半導(dǎo)體供應(yīng)商也開始將目光投向這些替代能源，如燃料電池、風能、太陽能、水力、地熱、潮汐等等，其中太陽能、風能和燃料電池是當前最受青睞的三種綠色能源。例如，太陽能已在衛(wèi)星和家用熱水器上得到了廣泛的應(yīng)用，太陽能驅(qū)動概念車已經(jīng)出現(xiàn)；中國已在甘肅建成風能發(fā)電中心；利用甲醇的燃料電池也已接近商用化，三星現(xiàn)已開發(fā)出基于燃料電池的數(shù)碼相機和手機原型。

　　當然，太陽能、風能以及燃料電池的利用仍存在著功率轉(zhuǎn)換效率低以及成本較高的問題。不過，世界總是在矛和盾的交錯中前進的，當前正在興起的有機薄膜太陽能電池技術(shù)就有望可大幅提高功率轉(zhuǎn)換效率。同時，半導(dǎo)體廠商也正在積極開發(fā)能夠最大限度獲取新型能源并將其轉(zhuǎn)換成電能的直流轉(zhuǎn)換技術(shù)，德州儀器的DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器TPS61200支持太陽能電池與微型燃料電池等新型電源在便攜式設(shè)備中的應(yīng)用，可在不足0.3V的輸入電壓下高效工作。

　　除了在封面故事中討論最新的綠色電源設(shè)計趨勢和節(jié)能技術(shù)外，本期電源技術(shù)特刊還將與您分享國際整流器公司、英飛凌、飛思卡爾、凌力爾特、圣邦微電子、安森美半導(dǎo)體、Vicor等公司在LED照明、大尺寸LCD背光、大功率電機驅(qū)動、便攜式電源管理、新型功率器件、EMI/EMC設(shè)計以及ESD保護等領(lǐng)域的最新半導(dǎo)體解決方案和應(yīng)用設(shè)計經(jīng)驗。希望通過惠閱本刊，能夠?qū)δ脑O(shè)計和開發(fā)工作有所裨益。

編輯: 邵磌

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