高能效 高可靠性 高功率密度

——國(guó)半大力打造PowerWise系列高端地位

    美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司日前宣布率先推出高可靠性高功率密度同步降壓開關(guān)穩(wěn)壓器系統(tǒng)產(chǎn)品。這10款全功能的同步降壓穩(wěn)壓器可支持高效率的直流/直流電源轉(zhuǎn)換，尤其適用于通信設(shè)備、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)、工業(yè)設(shè)備及汽車電子系統(tǒng)的負(fù)載點(diǎn)電源供應(yīng)系統(tǒng)。這些高集成穩(wěn)壓器屬于美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體PowerWiseÒ高能效系列的最新產(chǎn)品，支持多種不同的輸入電壓和輸出電流，并具備順序供電、可調(diào)整開關(guān)頻率及時(shí)鐘同步等功能。在日前召開的媒體見面會(huì)上，本刊編輯就新產(chǎn)品的性能與使用與NS電源管理產(chǎn)品部產(chǎn)品開發(fā)總監(jiān)Mike Henry進(jìn)行了溝通。

高能效 高可靠性 高功率密度

——美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體大力打造PowerWise系列高端地位

    此次國(guó)半推出全新的LM201xx及LM202xx系列同步降壓穩(wěn)壓器均內(nèi)置兩個(gè)開關(guān)MOSFET，并設(shè)有2A、3A、4A及5A等不同輸出電流可供選擇，而且還可以利用外置補(bǔ)償?shù)姆逯惦娏髂Ｊ娇刂骗h(huán)路，為低輸出電壓的應(yīng)用提供卓越的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。該系列穩(wěn)壓器可以利用外置補(bǔ)償功能，只需兩顆元件， 配合內(nèi)置電流模式控制環(huán)路，便可針對(duì)選定的輸出電容器及電感器進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能的優(yōu)化�？奢敵�3A及4A電流并具備時(shí)鐘同步功能的幾款產(chǎn)品都可異相同步操作，有助降低電源供應(yīng)系統(tǒng)的輸入電容及輸入輸出紋波電壓。

    同時(shí)，國(guó)半特別為上述各款全新的高可靠性低電壓同步降壓穩(wěn)壓器提供全套電源供應(yīng)設(shè)計(jì)工具，讓工程師下載使用，無需手工進(jìn)行繁復(fù)的計(jì)算。這套設(shè)計(jì)工具采用微軟的Excel電子數(shù)據(jù)表格式，可以根據(jù)用戶指定的設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算元件數(shù)值，迅速確定電源供應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師可以利用這套設(shè)計(jì)工具迅速分析供電系統(tǒng)的控制環(huán)路響應(yīng)、散熱能力及效率。

《電源世界》：本次推出的LM2xxx同步降壓穩(wěn)壓器都屬于PowerWise高能效系列產(chǎn)品。據(jù)了解PowerWise是國(guó)半自2002年就開始打造的一個(gè)產(chǎn)品品牌。我想問一下，當(dāng)初我們構(gòu)思這個(gè)品牌的時(shí)候是否已經(jīng)預(yù)見到了綠色電源在五年后的今天會(huì)成為電源技術(shù)的主流？當(dāng)初我們對(duì)PowerWise進(jìn)行規(guī)劃時(shí)有哪些關(guān)鍵的技術(shù)目標(biāo)，今天這些目標(biāo)是否都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了？

Mike Henry：是的。高能效、高可靠的設(shè)計(jì)方案始終是我們追求的目標(biāo)。領(lǐng)先的設(shè)計(jì)技術(shù)使得我們可以成為業(yè)界的先行者。Powerwise的核心就是“高能效“，我們會(huì)不斷跨越新的目標(biāo)。

《電源世界》：本系列產(chǎn)品的一大特點(diǎn)就是“高可靠性”，這也是客戶對(duì)穩(wěn)壓器最看重的一點(diǎn)。與業(yè)內(nèi)同類產(chǎn)品相比，我們采用了哪些獨(dú)特的技術(shù)來體現(xiàn)“高可靠性”呢？

Mike Henry：BI-CMOS工藝技術(shù)的革新使得低功耗、高密度的設(shè)計(jì)變成可能。這系列產(chǎn)品具有+/-10%的精準(zhǔn)過流保護(hù)、輸入欠壓保護(hù)、輸出過壓/欠壓保護(hù)、過溫保護(hù)和軟啟動(dòng)等功能，而高集成度使得系統(tǒng)可在高可靠的環(huán)境下工作。

《電源世界》：LM20133/4　和 LM20154這三款產(chǎn)品可以支持同步異相操作。一般同步功能可以避免系統(tǒng)中多個(gè)電源之間的相互干擾。那么異相操作能帶來哪些好處呢？希望能結(jié)合具體的應(yīng)用需求來談一談異相操作的好處。

Mike Henry：首先，對(duì)一個(gè)大電流應(yīng)用的Buck電路來說，輸入的電流是不連續(xù)的，進(jìn)一步表現(xiàn)為很大的輸入紋波電流。為了處理這些紋波電流，就需要比較大的輸入電容。如果異相操作，輸入電流會(huì)交錯(cuò)疊加進(jìn)而減小輸入端的紋波峰峰值，這樣，選用較小的輸入電容可以達(dá)到同樣的效果。

《電源世界》：LM20xxx系列產(chǎn)品是通過高精度使能端來實(shí)現(xiàn)順序啟動(dòng)功能。實(shí)現(xiàn)順序啟動(dòng)是否還有其它的方式呢？ 通過高精度使能端來實(shí)現(xiàn)順序啟動(dòng)的優(yōu)勢(shì)是什么？

Mike Henry：除了使能端控制外，還可以通過控制軟啟動(dòng)/跟蹤腳，Power_Good腳或外部順序控制器（如LM3880）來做時(shí)序控制，但是對(duì)一些設(shè)計(jì)，高精度的使能可以滿足大部分時(shí)序控制的要求，這使得設(shè)計(jì)更具靈活性。

《電源世界》：LM20145 采用了32mm²的封裝技術(shù)。這樣的封裝密度在業(yè)界是很領(lǐng)先的。但這么小的封裝會(huì)不會(huì)對(duì)產(chǎn)品的散熱以及效率有影響呢?

Mike Henry：我們從技術(shù)上進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化，使得該器件具有很小的功耗，該器件具有很小的熱阻，完全可以處理散熱的問題而對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的效率不會(huì)有影響。

《電源世界》：VOP (過壓保護(hù))在穩(wěn)壓器中是一個(gè)很重要的功能。LM20xxx系列產(chǎn)品中，OVP功能與以前相比有什么改進(jìn)之處？

Mike Henry：LM20xxx系列產(chǎn)品內(nèi)部集成了一個(gè)獨(dú)立的比較器，用于檢測(cè)輸出電壓，如果發(fā)現(xiàn)輸出電壓超過正常值的8%，就會(huì)直接關(guān)斷輸出。芯片級(jí)的過壓保護(hù)和傳統(tǒng)的分離器件方案相比，具有很高的可靠性和一致性。

《電源世界》：配合這次產(chǎn)品的發(fā)布，我們來推出了一系列的設(shè)計(jì)支持工具。其中基于 Excel 程序的元件計(jì)算工具讓我覺得耳目一新，它是否和WEBENCH的功能是互補(bǔ)呢？為什么單獨(dú)推出這個(gè) Excel工具，而不是集成到WEBENCH中呢？以后還是針對(duì)其它產(chǎn)品開發(fā)單獨(dú)的Excel工具嗎？

Mike Henry：Excel 程序的元件計(jì)算工具是可以和WEBENCH的功能互補(bǔ)的。WEBENCH 是一個(gè)集器件選型、設(shè)計(jì)和仿真于一體的在線設(shè)計(jì)工具，而Excel 程序是專門針對(duì)元器件設(shè)計(jì)計(jì)算而制作的獨(dú)立的設(shè)計(jì)工具。實(shí)際上， WEBENCH 已經(jīng)包含了計(jì)算功能，Excel 給出更多的一些設(shè)計(jì)信息，比如，效率曲線、波德圖等。