在实际应用中,当出现电压和电流相位差或较高的电流谐波时,电源实际所占用的功率可能高于它的实际消耗功率,这样无形中就加重了电网的负担,从而导致整个电网效率的下降。恩智浦半导体(NXP)在其GreenChip III产品将反激式控制器和PFC控制器集成在一起,该产品能够提供更高的效率和更低的待机功耗,以更小的尺寸、更少的外部元器件来满足客户对节能的要求。
大屏幕液晶电视的背光供电过去大多采用低压背光驱动,但随着液晶屏幕价格的下降和尺寸的增大,低压驱动在稳定性和功率效率方面显出了不足之处。由于液晶面板的尺寸增大,如果继续采用低压驱动,则必须对电源输入实行先降压、再升压,以确保足够的功率来驱动整个液晶面板,从而导致二次损耗,不利于提高电源功率。
而采用高压背光驱动的话,通过PFC直接驱动,不但可以减少对AC/DC部分的压力,而且提高了背光的稳定性,很好地满足了大屏幕液晶电视的驱动问题。恩智浦半导体亚太市场及销售多重市场半导体功率管理及接口高级产品市场经理任涛表示:“现在高压背光驱动已逐渐取代低压驱动成为主流。恩智浦UBA207x系列率先在业界提出并倡导高压背光驱动方案。与之配合的GreenChip III TEA1750整合PFC与PWM控制器于一体,它能提供150W左右的功率,很好地满足配合背光高压驱动的电源需求。
3G用大功率DC/DC模块
大功率DC/DC模块需要桥式电路和软开关来达到更高的效率和更平衡的热分布,以提高模块在高温、基本无风等恶劣条件下输出功率的能力。通常,在3G系统中需要利用大功率DC/DC模块来驱动功率运放。这类应用需要适应宽输入范围(通常是36V到75V),也要提供宽输出电压范围(通常为向下调整40%到向上调整10%)。一位从事电源设计多年的资深工程师指出,在全输出范围内保证输出电压的稳定十分重要,利用铝壳可以提供更好的散热,以达到更高的热设计要求。他还强调:“在进行大功率DC/DC模块设计时,工程师需要关注模块的降额曲线要求,即在特定的输入电压、环境温度以及风速条件下,模块允许输出的最大功率。这是模块工作的安全线,超出以后会影响到模块的寿命。”
不过,在高性能、大功率电源设计要求更多功率的同时,它们的可用电路板空间大小也日益受限。由于可供给DC/DC功率损耗的散热空间非常小,设计的热性能尤其重要。此外,电源还必须在限制所需外部电容大小的同时实现良好的输出纹波和瞬态响应,以缩减设计方案的总尺寸。在这种情况下,电源设计师必须在分立型电源转换器,或传统的电源模块解决方案中做出选择。
凌力尔特公司产品市场经理Tony Armstrong表示:“分立型电源设计和传统的电源模块都是采用分立元件在一块印刷电路板上制造的,为压缩外形尺寸,它们只能以限制电性能和热性能为代价。而提供一种全集成电路解决方案,即可以提升电性能和热性能,同时又便于工程师使用。”凌力尔特的LTM460x μModule产品线提供了针对众多空间受限型电源设计的解决方案。这些高性能负载点(POL)μModule能够在不牺牲热性能或电性能的情况下解决紧凑占板面积问题。
Power Integrations采用专有的单片高压工艺将功率MOSFET和控制电路集成在单个裸片上,从而获得紧凑型IC解决方案,并最大限度地降低了元器件数目和BOM成本,同时提高了性能。“通过将电源和控制集成在同一颗裸片上,芯片消除了非集成的分立方案所固有的互连寄生效应,因此能够生成效率更高的解决方案。”Power Integrations产品市场总监Reno Rossetti称。该公司新推出的PeakSwitch系列集成IC提供了带有低压控制电路的700V MOSFET,该电路采用ON/OFF控制架构来在满负载情况下确保高效工作。能够处理有限时间内的持续负载和较高的峰值功率需求,并能满足那些对峰值RMS功率比(peak-to-RMS)要求极高的应用。