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减小EMI,提高密度和集成隔离是2019年电源发展的三大趋势

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开心阳|  楼主 | 2020-8-10 23:30 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
毫无疑问,电源在调节、传输和功耗等各个方面都成为日益重要的话题。人们期望产品功能日趋多样、性能更强大、更智能、外观更加酷炫,业界看到了关注电源相关问题的重要意义。展望2019年,三大广泛的问题最受关注,即:密度、EMI和隔离(信号和电源)。

实现更高的密度:将更多电源管理放入更小的空间
由于IC光刻工艺和每个功能运行功率的大幅缩减,使得芯片上可集成更多功能和栅极,对成品的总体功率需求迅速增长,如图1所示。一些处理器现在可以消耗几百安培电流,并且可以在不到一微秒的时间内从低电流状态上升到完全激活状态。通过降低损耗和提高热性能实现“在硬币大小的面积上达到千瓦级功率”的密度目标并非一句玩笑话。
1:从1992年到2010年的产品热密度发展趋势。
问题不仅在于管理功率和因此产生的功耗。由于存在基本的I2R损耗,即使在电源负载路径中明显“可忽略”的电阻也成为了有效功率输送的主要障碍:在200 A时,仅1mΩ的引线/走线电阻可导致出现0.2 V IR压降和40 W损耗。此外,因为可以靠近负载放置,使用较小的转换器也存在两难问题,,这一方面有利于减少走线损耗和噪声拾取,但也成为负载附近的一个发热源,导致温度升高。
与功率密度相关的趋势:单颗“魔弹”可能无法解决密度难题。解决方案将包括跨学科改进,将导致:
  • 更高频率的开关;
  • 将电源管理功能(或其电感)移到处理器散热器下方;
  • 更高的轨电压,如48 V,以最小化IC压降;
  • 新封装类型;
  • 将无源元件集成到芯片上或封装中。

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