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TI:與客戶共同解決電源管理五大挑戰
 

【CTIMES/SmartAuto 王岫晨 報導】   2020年09月03日 星期四

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近年來,數位化與智慧化趨勢使得電源設計的複雜性遽增。這也使得許多客戶在設計電源產品時,經常遇到不同的難題。CTIMES就此議題,特別專訪了德州儀器 DC/DC 降壓轉換器副總裁 Mark Gary,由他的觀點,來針對電源問題進行一次性的解決。

請問客戶經常遇到的電源設計挑戰是什麼?

電源設計可能是相當複雜的過程,我們的客戶每天都會面臨許多挑戰。全球的電源需求進一步造成用電需求增加,在散熱和整合更完善的更小空間中,需要更多的電源。除了對於功率密度的需求日益增加之外,我們也看出其他電源設計趨勢,這些趨勢已成為客戶優先考量的重點,例如延長電池壽命、減少電磁干擾、保留電源和訊號完整性,或在出現高電壓時保持安全性。我們與客戶共同因應這些重要的電源管理挑戰。

德州儀器如何幫助客戶解決電源設計的挑戰?近期所推出的電源產品,如何協助客戶解決問題?

我們的任務是為各地的工程師提供更多創新,並協助工程師解決重要的電源管理問題。數十年來,TI 一直位在開發新程序、封裝和電路設計技術的最前線,為客戶的設計提供最佳的電源裝置。對於解決提高功率密度常見設計挑戰,以下提供一些近期推出的產品裝置範例:

‧ 新型 BQ25790、BQ25792 升壓/降壓電池充電器可將功率密度提高 50%,並將充電速度提高 3 倍。

‧ TPS546D24A 可堆疊 DC/DC 降壓轉換器可對於大電流 FPGA 和處理器電源提高最大的功率密度,因此工程師能夠在 85°C 環境溫度下達到最大的功率密度,並提供高達 160A 的輸出電流,比使用同級電源 IC 多 4 倍。

‧ TPSM53604 降壓電源模組是業界最小的 36V、4A 電流,解決方案尺寸能夠減小 30%,而且工程師能夠對於嚴苛的工業應用將功耗降低 50%。

‧ UCC12050/40 500mW 高效率隔離式 DC/DC 轉換器是首款採用新型專有整合變壓器技術開發的裝置,工程師能夠將電源解決方案縮小多達 80%,並在需要隔離的工業應用中達到最高效率。

電源產品應用多元,德州儀器如何滿足不同的電源設計需求?

藉由 30,000 多種類比電源產品的和多樣化廣泛產品組合,我們可以針對多個市場領域的任何應用提供橫跨電池管理、可攜式電源、電源供應控制和負載點的電源需求。我們透過汽車認證的產品促進未來的汽車設計。我們的工業解決方案涵蓋從低功率 DC/DC 到高壓 AC/DC 的範圍。我們也提供滿足通訊裝置、企業系統和個人電子裝置電源設計需求的產品。

請談談電源管理的五大趨勢,德州儀器在產品策略上如何因應這些趨勢?

我們已經統整出五個主要的電源管理挑戰,並致力於協助客戶克服這些難題:

功率密度:隨著功率需求增加,電路板的面積和高度成為限制因素。電源設計人員必須在本身的應用中壓縮更多的電路,才能突顯產品的獨特之處,同時提高效率並增強熱性能。現在,運用 TI 的先進製程、封裝和電路設計技術,就能夠以較小的尺寸達到更高的功率。TI 技術在功率密度方面的主要效益包括:

‧ 減少熱能:運用我們先進的矽和氮化鎵技術達到絕佳的裝置切換性能。

‧ 改善的熱性能:運用先進的降溫技術進行封裝散熱,這些技術包括增強的 HotRod QFN 封裝、功率晶片級封裝和頂部降溫。

‧ 提高效率:使用多階層轉換器拓樸和先進的功率級閘極驅動器,在不降低效率的情況下使用較小的被動裝置,同時以較高的頻率切換。

‧ 縮減系統佔用空間:使用先進的多晶片模組技術,節省電路板空間、簡化電路板配置,並降低寄生效應(Parasitics)。

低 EMI:電磁干擾 (EMI) 是電子系統中愈來愈重要的要求,尤其對於汽車和工業應用之類的新應用。低 EMI 的設計可以省去大量的開發週期,同時也可以縮減電路板面積並降低解決方案成本。TI 提供多種功能和技術來降低全部所需頻帶的 EMI。TI 技術在低 EMI 方面的主要效益包括:

‧ 改善的濾波器尺寸和成本:先進的展頻技術可降低產生的 EMI 所造成的影響。

‧ 減少設計時間和複雜性:覆晶封裝技術(Flip-chip)、電容整合和先進的閘極驅動器技術完全減少源頭產生的雜訊。

隔離:隔離是存在危險高壓時的可靠保護。電氣隔離將兩個區域隔離,因此在不影響人身安全的情況下穿透障壁(barrier)傳輸功率或訊號,同時也可以防止接地電位差並提高抗雜訊能力。TI 的隔離技術產品組合包括電容式 SiO2隔離層和整合變壓器,在不影響性能的前提下,幫助超越德國汽車行業協會 (VDA)、加拿大標準協會(CSA) 和優力國際安全認證 (UL) 的標準。TI 技術在隔離方面的主要效益包括:

‧ 提高系統的耐用性和可靠性:TI 的高壓隔離產品組合可達到低延遲、絕佳的共模暫態抗干擾性和強大的性能。

‧ 改進的外型尺寸和簡化的 EMI 合規性:TI 的隔離技術有助於達到最佳的同級尺寸、散熱和 EMI。

低靜態電流 (IQ):在電池供電的系統中,需要在空載或輕載條件下達到高效率,這需要電源解決方案在保持超低電源電流的情況下嚴格調節輸出。藉由 TI 超低 IQ 技術和產品組合,可以最大化地延長電池執行時間並在下一個設計中達到低功耗。

TI 技術在低 IQ 方面的主要效益包括:

‧ 持續接通低電源:超低洩漏處理技術和全新的控制拓樸有助於延長電池執行時間。

‧ 快速回應時間:快速喚醒比較器和零 IQ 回饋控制可達到快速動態回應,完全不會影響低功耗。

‧ 縮減體積:電阻和電容的面積減小技術有助於在不影響靜態功率的情況下整合到空間受限的應用中。

低噪音和高精度:為了達到最大的系統性能和可靠性,對於電源鏈中的訊號進行監視、調整和處理的能力極為重要。高精度系統需要準確的低雜訊基準,以及具有低雜訊和漣波的電源軌。TI 運用專用的處理元件以及先進的電路和測試技術來提高準確性,並且盡可能減少失真。TI 技術在低雜訊和高精度方面的效益包括:

‧ 改善準確性和精度:透過完全降低雜訊的處理元件、先進的整合電路設計和低應力封裝,減少和減輕整合電路錯誤來源。

‧ 系統雜訊緩解:藉由高電源抑制比 (PSRR) 低壓差線性穩壓器 (LDO)、整合濾波和遙感技術管理有雜訊的環境。

身為電源管理合作夥伴,我們將不斷追求突破電源極限:開發新的程序、封裝和電路設計技術,為您的應用提供最佳的裝置。我們致力於與您一起解決重要的電源設計挑戰:提高功率密度、延長電池壽命、減少電磁干擾 (EMI)、提高功率和訊號完整性,以及提升系統安全性。

面對電眾多競爭對手,德州儀器如何做出差異化,請談談德州儀器電源解決方案的優勢。

我們不斷提供新的電源創新,藉以滿足全球不斷增加的電源需求。隨著對分散式電源管理的需求比以往更迫切,我們的電源產品提供擴展的功能,可以滿足不斷增加的電源需求。

我們提供達到最低功率、最高效率和功率密度的創新 DC/DC 轉換器、電池管理和低壓差線性穩壓器 (LDO),以及具有進階整合和封裝選項的高壓和保護產品,而且可運用包含數百個電源參考設計的大型資料庫。

我們的客戶能夠直接從 TI.com 購買所需的產品。在 TI.com 購買是最便捷的方式,能夠以最具競爭力的的線上價格取得大量且可即時出貨的原廠 TI 產品,線上購買的特色包括生產數量、預定生產產品、多種付款方式,以及不受時間和地點限制的固定運費。

關鍵字: TI(德州儀器, 德儀
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