高功率時(shí)代來臨 電源系統(tǒng)及組件設(shè)計(jì)與時(shí)并進(jìn)!
環(huán)顧生活周遭,只要與電力相關(guān)、需透過電力運(yùn)作的裝置,都離不開功率組件與電源管理,可以說電源管理與功率組件充斥在生活當(dāng)中。雖然功率組件與電源管理并不是那么容易被使用者所注意,且屬于系統(tǒng)裝置制造商在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)該留心的部分,不過,一旦系統(tǒng)電源管理或功率組件出現(xiàn)小問題,很可能會導(dǎo)致產(chǎn)品在市場中慘遭滑鐵盧,甚至面臨須賠償使用者的局面。
更何況,當(dāng)前許多應(yīng)用促使電源管理系統(tǒng)朝高功率、高壓邁進(jìn),其中會產(chǎn)生的新問題更是接踵而來。因此,電源管理系統(tǒng)與功率組件究竟在高壓應(yīng)用裝置中扮演何等重要的角色呢,讓我們從不同的角度來分析電源管理與功率組件的重要性與設(shè)計(jì)時(shí)所需注意的重點(diǎn)。
電源架構(gòu)已然改變
朝更高功率的電源設(shè)計(jì)已是大勢所趨,不過,高功率電源設(shè)計(jì)也不斷求新求變,以期能夠更加提升整體功率使用效率。電源架構(gòu)的改變包括電壓輸入與輸出范圍更廣、更高的輸出功率、更高功率密度、更小的尺寸、更輕的重量、更佳的散熱效能,以及自動測量電壓電流狀況,如此才能打造有競爭力的電源應(yīng)用系統(tǒng)。萬利隆(www.yjwxjtc.com, 400 803 9333, sales@microhm.com )的電阻產(chǎn)品,特別是分流器,匯流排分流器在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到惡劣環(huán)境對電阻穩(wěn)定性的影響,電壓突然改變對電阻的要求,TCR,散熱,噪音等,可以根據(jù)不同應(yīng)用場合設(shè)計(jì)出不 同形狀,大小,厚薄的產(chǎn)品。
不僅如此,在市場上越來越獲重視的數(shù)字電源系統(tǒng)也有新的轉(zhuǎn)變。數(shù)字電源是未來電源系統(tǒng)的大勢所趨,相關(guān)應(yīng)用也相當(dāng)多元,如DC到AC電源、電源逆變器、HID照明、LED照明、太陽能等,但不可諱言,目前仍是以模擬電源為大宗。
上述發(fā)展趨勢也為電源管理系統(tǒng)帶來新的挑戰(zhàn):干擾、重量、尺寸限制、散熱、低壓DC高壓化、功率損耗、高電壓時(shí)系統(tǒng)和組件耐受度,以及測試方式與工具等。所幸,在大家的努力下,從電路設(shè)計(jì)的改變,到芯片材料的演進(jìn)使得電源管理架構(gòu)有更好的效率表現(xiàn),以及更佳的成本、更簡單的設(shè)計(jì)。
電路保護(hù)設(shè)計(jì)避免大災(zāi)難發(fā)生
電源管理系統(tǒng)中,不僅要注意電路如何設(shè)計(jì),電路的保護(hù)也需要花心思,尤其高功率的電源管理設(shè)計(jì)架構(gòu)更要強(qiáng)化保護(hù)措施。電路保護(hù)普遍被用在電信設(shè)備、數(shù)據(jù)中心/服務(wù)器、儲存裝置(如HDD、SSD、Midplane)、工業(yè)控制、塔式天線,以及商業(yè)電力系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的電路一旦發(fā)生問題,影響范圍相當(dāng)廣大,因此在電路設(shè)計(jì)時(shí)需要特別注意電路是否會因短路或其他原因而產(chǎn)生火災(zāi)。
減少損耗 功率轉(zhuǎn)換需提高效率
在電源系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)過程中,由于一般電池或市電輸入電壓與裝置所需的運(yùn)作電壓有所差距,因此往往需要經(jīng)過升降壓的過程,或者裝置在開啟與關(guān)閉時(shí),需要進(jìn)一步切換。但電力在升降壓或切換時(shí),多多少少會喪失些電力,因此需要能夠?qū)⑶袚Q功率提升,才不會造成電力的浪費(fèi),并獲得更好的電力使用效率。
半導(dǎo)體制程技術(shù)持續(xù)不斷的演進(jìn),如智能型手機(jī)核心處理器即因而受惠,大大提高處理效能,但是智能型手機(jī)整體的效能卻沒法跟著處理器效能的提升而提高,原因在于使用者對智能型手機(jī)的需求越來越高,但電池卻不能無限制地將容量密度加大——限制了智能型手機(jī)功能發(fā)展,也突顯電源管理的重要性。
散熱至關(guān)重要
電源系統(tǒng)朝高電壓發(fā)展,雖整體系統(tǒng)效能得以提升,但熱生成也成為越來越令工程師頭痛的問題,一旦產(chǎn)生的熱能太高,不僅系統(tǒng)效能會降低,甚至還會使系統(tǒng)當(dāng)機(jī)、停止運(yùn)作。電源管理系統(tǒng)朝高功率發(fā)展的同時(shí),如何散熱,就成了新的挑戰(zhàn),許多無須考慮體積的系統(tǒng)會采用散熱片,但許多高功率的應(yīng)用又相當(dāng)在乎整體體積大小、功率密度、環(huán)境永續(xù)、制造過程能否真正全自動化,以及成本。萬利隆提供的電阻產(chǎn)品,充分考慮到
此時(shí),有效利用一些散熱材料,透過封裝技術(shù),也可讓電源管理模塊更易于散熱。
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