三次電源的技術(shù)走向高性能，Silent Switcher和模塊化是未來發(fā)展方向

電源無處不在，從發(fā)電側(cè)一直到芯片端都有不同種類的電源來承載著供電的需求。在發(fā)電側(cè)的是一次電源，將電流從交流轉(zhuǎn)成直流，需要完成功率校正、大功率的拓?fù)洹C/DC的變化等功能。之后通過接口的保護(hù)到達(dá)了客戶的單板側(cè)之后，需要進(jìn)行直流電的二次變化，這部分電源也就被稱為了二次電源。二次電源的種類更豐富，像IC的控制、不同的PWM控制，需要有不同的拓?fù)洌瑢﹄娫催M(jìn)行隔離，也會涉及到IGBT、碳化硅、輔助電源等器件。

而最最根本的目的在于，我們需要給后端的信號鏈和控制芯片等供電，也就是芯片側(cè)的供電，才能實(shí)現(xiàn)信號采集、計(jì)算和處理等等一系列的工作。負(fù)責(zé)芯片側(cè)的供電的就被稱為是三次電源。

ADI公司亞太區(qū)電源市場經(jīng)理黃慶義表示，三次電源的要求比較高，衍生出了多種不同的復(fù)雜的功能。像電源監(jiān)控、持續(xù)控制、參考、低噪聲等等。而種類也非常多，從很低的功率等級到幾千瓦、幾兆瓦都有覆蓋，涉及到了各種不同的隔離式、非隔離的拓?fù)?。這個(gè)領(lǐng)域的電源技術(shù)設(shè)計(jì)的種類非常多，是一個(gè)多學(xué)科交叉的領(lǐng)域。

而隨著新興應(yīng)用不斷發(fā)展，對于三次電源的要求也不斷提高。業(yè)界也創(chuàng)新出了多種不同的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)更高的電源性能。

據(jù)黃慶義分享，目前電源領(lǐng)域市場需求比較強(qiáng)烈，發(fā)展非常迅速的有幾個(gè)技術(shù)方向，各種技術(shù)的類型都代表了它在行業(yè)中應(yīng)用的需求以及市場的發(fā)展方向。

比如Silent Switcher，傳統(tǒng)的電源開關(guān)噪聲比較大，Silent Switcher的技術(shù)可以在很大程度上降低開關(guān)噪聲。模塊技術(shù)，大大降低了電源設(shè)計(jì)的面積，同時(shí)大幅提高可靠性。LDO技術(shù)，噪聲水平非常接近電池，甚至比電池噪聲還要低，這樣使得用戶在進(jìn)行噪聲敏感的電路設(shè)計(jì)時(shí)，可以獲得比較好的電源保障。還有功耗越來越低，到納安級別的電源，也是希望有更可靠、更穩(wěn)定的電源設(shè)計(jì)。此外對功率保護(hù)、電源診斷類電源的需求會越來越強(qiáng)烈。

而在這些技術(shù)當(dāng)中，Silent Switcher和模塊化是ADI比較關(guān)注的方向。從多年前對于美信和凌力爾特的技術(shù)并購之后，ADI目前整合了先進(jìn)工藝、耦合電感、Silent Switcher和微模塊技術(shù)，能夠提供業(yè)界領(lǐng)先的三次電源的產(chǎn)品組合。

Silent Switcher技術(shù)的發(fā)展和挑戰(zhàn)

Silent Switcher是一種可以有效解決電路噪聲和振蕩的問題的技術(shù)手段，傳統(tǒng)的來降低開關(guān)節(jié)點(diǎn)噪聲的方法包括降低開關(guān)速度和加外部吸收電路，但這些方法會降低電源轉(zhuǎn)換效率（增加開關(guān)損耗），特別是在開關(guān)頻率很高的時(shí)候。對于本身還想提高效率的電源設(shè)計(jì)而言，這樣做的話相對而言效率反而會變得很低。

ADI的的Silent Switcher技術(shù)可以比較好地解決這個(gè)問題，在比較高的開關(guān)頻率的同時(shí)，振鈴減小，產(chǎn)生的EMI比較低，通過傅里葉變換的諧波分量也是會低很多?？梢酝昝澜鉀Q噪聲和振蕩問題，還不會造成開關(guān)頻率的損失。

另外，由于開關(guān)頻率很高，所以選用的磁性器件會比較小。這些紋波都跟開關(guān)頻率非常有關(guān)系，像電感以及輸出電容都能大大地降低尺寸?！八允沟煤芨唛_關(guān)頻率的同時(shí)，還能保持比較高的效率，同時(shí)尺寸又比較小。這是Silent Switcher技術(shù)帶來的好處?！秉S慶義解釋到。

目前Silent Switcher技術(shù)最新已經(jīng)到了Silent Switcher3這一代。最開始芯片需要在外部加電容，后面ADI把電容在芯片里面集成。此外，Silent Switcher 3還增加了一個(gè)額外的優(yōu)勢，就是其在普通的DC/DC性能之上，還增加了一個(gè)低噪聲功能，使得它輸出的噪聲非常接近LDO的水平。所以對于很大電流的應(yīng)用，但不太想用LDO的，用Silent Switcher 3的技術(shù)非常好。同時(shí)ilent Switcher 3在封裝上也很多的優(yōu)化，超低的低頻噪聲、超快的瞬態(tài)響應(yīng)，使得Silent Switcher 3能夠很好地解決效率、面積、電子輻射帶來的問題。

模塊化技術(shù)的發(fā)展和挑戰(zhàn)

而除了Silent Switcher外，電源模塊化也是一個(gè)電源發(fā)展的方向。現(xiàn)在的電源，尺寸越來越小了，把外圍電路全都集成在非常小的模塊里面，從而大大地降低了電源尺寸，同時(shí)為客戶設(shè)計(jì)帶來了很大的便利。相當(dāng)于只用一個(gè)模塊放進(jìn)去，就可以實(shí)現(xiàn)功能。

ADI有很多各種類型的電源模塊，例如超低噪聲的、超薄的、帶監(jiān)控的，也有一些電流特別大的，多路輸出可以并聯(lián)的，多種類型供客戶選擇。

從ADI的大電流電源模塊多年的發(fā)展歷程來看，一個(gè)很明顯的變化是其功率密度會越來越高。大概十多年前，為了輸出很大的電流，需要很多個(gè)模塊并聯(lián)起來才能輸出。但到了今天，比如2021年發(fā)布的LTM4681， 22mm×15mm的面積之內(nèi)，可以輸出單路125A或四路31.25A的電流。黃慶義表示，“看這些IC模塊的發(fā)展，大家都是希望進(jìn)一步地減小面積，提高效率，讓客戶使用起來越來越簡單，這是ADI大電流電源模塊的發(fā)展方向?！?

此外，在對高度要求非常高的地方，有的需要把模塊放在底部，ADI針對此類應(yīng)用有超薄電源模塊。比如有到1.8毫米的，最薄的可以達(dá)到1.3毫米。

結(jié)語

電源整體的發(fā)展方向是，越來越集成，電流越來越大，厚度越來越薄?，F(xiàn)在大家提得比較多的就是解決方案，因?yàn)殡娫礆w根到底還是為很多其他的IC和設(shè)備服務(wù)的。如果單做一個(gè)電源，還是需要了解這后面電源供電的器件，了解其電源要求。終端的客戶比較在意的是系統(tǒng)的指標(biāo)，比如射頻的輸出等等。

另外業(yè)界談?wù)摫容^多的，就是怎么把電源方案跟其他的信號鏈產(chǎn)品放在一起。這樣做有很多好處，比如客戶做了這樣一個(gè)解決方案，需要驗(yàn)證整個(gè)解決方案，就可以直接測輸出的性能，不再關(guān)心電源的紋波、動態(tài)的效率，可能更關(guān)注直接的射頻輸出或影像的輸出等，所以對于整個(gè)解決方案幫助很大。

而ADI同時(shí)具備完整的信號鏈技術(shù)和電源技術(shù)儲備，為客戶提供了高性能電源的整體話解決方案。

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