高壓創(chuàng)新如何重新定義電源管理？

    雖然這些挑戰(zhàn)需要我們使用多種政治和經(jīng)濟(jì)手段來(lái)有效應(yīng)對(duì)，不過(guò)有一種技術(shù)手段正日益顯示出其重要性。高壓創(chuàng)新手段能夠使電能的傳輸和轉(zhuǎn)換更加高效，從而降低電源和終端設(shè)備間的功率損耗。

    這些創(chuàng)新手段為發(fā)電方式帶來(lái)改變，例如引入可再生能源，并且提升電機(jī)和制冷設(shè)備等耗電量較大設(shè)備的節(jié)電性能。這使得能源效率穩(wěn)步上升，降低成本，并減少溫室氣體排放。

    即使是微小的效率提升也能帶來(lái)顯著的影響。美國(guó)能源信息署（EIA）在其2015年中期預(yù)測(cè)中估測(cè)：到2040年美國(guó)的發(fā)電量將增加24%——每年增加約1%。EIA還預(yù)測(cè)，美國(guó)的發(fā)電量中，有大約6%的電能浪費(fèi)在供電和配置方面——近幾年每年浪費(fèi)的電量超過(guò)1400萬(wàn)兆瓦時(shí)。通過(guò)提高效率，節(jié)省一部分浪費(fèi)電量，便可降低所需的總發(fā)電量。

    先進(jìn)的半導(dǎo)體是使發(fā)電、輸電和耗電更加高效的最重要的技術(shù)之一，這項(xiàng)技術(shù)還在不斷發(fā)展中。使用集成電路實(shí)現(xiàn)的智能控制和新型功率半導(dǎo)體材料可以在最小損耗情況下，實(shí)現(xiàn)電力轉(zhuǎn)換。智能集成電路硬件可以讓電網(wǎng)、工廠、住宅、汽車和其他系統(tǒng)進(jìn)行高效通信，以及高效控制系統(tǒng)的電力使用。另外，作為電源和電池充電器的骨干，電源管理電路是實(shí)現(xiàn)便攜式電子設(shè)備快速發(fā)展的一個(gè)重要因素；在提升效率的同時(shí)，讓生活更加便捷。德州儀器（TI）充分利用其設(shè)計(jì)、制造和封裝的專業(yè)技術(shù)，創(chuàng)造高壓模擬和混合信號(hào)解決方案。這些解決方案在未來(lái)幾年將把功效提升至全新水平。

    為什么將重點(diǎn)放在高壓上？

    電壓的變化范圍很大，發(fā)電廠的電壓可以高達(dá)幾萬(wàn)伏，區(qū)域輸電線路上則低至不足1伏，這些電壓由嵌入式處理器等高速數(shù)字組件在內(nèi)部使用。在配電線路上分布著很多中間電壓電平，對(duì)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，最熟悉的是110/120伏和220/240伏電壓。 對(duì)于住宅、商業(yè)、工業(yè)和汽車應(yīng)用而言，高壓的范圍從幾十伏到幾百伏不等；包括從比電子電路高出一點(diǎn)的電平到運(yùn)輸和工業(yè)設(shè)備中所使用的電平。

    據(jù)市場(chǎng)調(diào)查公司IHS的研究數(shù)據(jù)，在所有電壓電平上運(yùn)行的電源管理集成電路代表對(duì)集成電路供應(yīng)商的巨大需求——這一領(lǐng)域每年金額高達(dá)300億美元。全新的集成電路產(chǎn)品市場(chǎng)不斷涌現(xiàn)，比如說(shuō)AC/DC轉(zhuǎn)換器、逆變器、雙向轉(zhuǎn)換器和DC/DC轉(zhuǎn)換器。能夠提供高集成度、高功率密度以及高智能化的集成電路解決方案可以進(jìn)而提高系統(tǒng)的整體性能。

    功率轉(zhuǎn)換是黃金發(fā)展領(lǐng)域，因?yàn)閺碾姀S到終端應(yīng)用，每一次電壓轉(zhuǎn)換都涉及功率損耗。另外，在相同條件下，輸電過(guò)程中低壓的功率損耗高于高壓。出于這些原因，最有效的方法就是，在使用最大限度降低功耗的轉(zhuǎn)換方法對(duì)高壓進(jìn)行降壓操作之前，盡可能地使高壓接近甚至直接進(jìn)入終端設(shè)備。設(shè)備和用戶附近存在高壓時(shí)，也需要對(duì)機(jī)器和人體采取額外的保護(hù)措施。

    “設(shè)備”一詞往往讓人聯(lián)想到工廠車間，實(shí)際上，諸如電機(jī)、機(jī)器人和中央控制系統(tǒng)等工業(yè)應(yīng)用也是電源創(chuàng)新的重要領(lǐng)域。目前，全球的各個(gè)行業(yè)都在經(jīng)歷智能自動(dòng)化轉(zhuǎn)型，這次轉(zhuǎn)型的到來(lái)如此之快，以至于一些人將其稱為“第四次工業(yè)革命”（前三次分別為蒸汽機(jī)、大規(guī)模生產(chǎn)和早期自動(dòng)化）或工業(yè)4.0。在這次轉(zhuǎn)型中，所謂的“智能工廠”起到了決定性作用，它代表了更高的機(jī)器智能性和更強(qiáng)的系統(tǒng)通信能力。智能工廠的首要目標(biāo)是通過(guò)使用更少的能量實(shí)現(xiàn)更多的功能，提高生產(chǎn)力，并降低成本�！霸O(shè)備”一詞往往讓人聯(lián)想到工廠車間，實(shí)際上，諸如電機(jī)、機(jī)器人和中央控制系統(tǒng)等工業(yè)應(yīng)用是電源創(chuàng)新的重要領(lǐng)域。目前，全球的各個(gè)行業(yè)都在經(jīng)歷智能自動(dòng)化轉(zhuǎn)型，這次轉(zhuǎn)型的到來(lái)是如此之快，以至于一些人將其稱為“第四次工業(yè)革命”（前三次分別為蒸汽機(jī)、大規(guī)模生產(chǎn)和早期自動(dòng)化）或工業(yè)4.0。在這次轉(zhuǎn)型中，其中，所謂的“智能工廠”起到了決定性作用，它代表了更高機(jī)器智能和更強(qiáng)系統(tǒng)通信能力的可行性。智能工廠的首要目標(biāo)是通過(guò)使用更少的能量實(shí)現(xiàn)更多的功能，提高生產(chǎn)力，并降低成本。

    但是，工業(yè)并不是提高電源效率技術(shù)的唯一目標(biāo)行業(yè)。能夠從中受益的其它領(lǐng)域還包括用于太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電的逆變器、數(shù)據(jù)中心與電信基礎(chǔ)設(shè)施。<