破除低電壓迷思 重新審視高電壓設(shè)計(jì)必要性

    我確實(shí)想知道，一些模擬件供貨商是否曾經(jīng)采取過一些富有遠(yuǎn)見的行動，將某些IC設(shè)計(jì)工程師派遣到數(shù)字IC公司充當(dāng)所謂的‘鼴鼠’(moles，此處意指長期潛伏的間諜)？這些‘鼴鼠’們堅(jiān)持盡可能多地采用不同的電源軌，以刺激更多與電源IC相關(guān)的業(yè)務(wù)。正如微軟日益龐大的軟件操作系統(tǒng)能夠驅(qū)使對PC中RAM和硬盤的要求一樣，我的想法說不定是真的。

    然而，除了所有的低電壓議論之外，模擬和電源公司都知道，較高電壓系統(tǒng)的運(yùn)作非常良好，在業(yè)界，這幾乎不是秘密。看看這些公司們近來推出的產(chǎn)品，你將看到許多組件具有兩位數(shù)的輸入和輸出電壓額定值。這些組件并不是針對特殊應(yīng)用，例如需要幾百伏電壓的X光管，雖然它們所需的電流非常低。這些擁有兩位數(shù)電壓的組件主要是針對10到100V范圍的電源所設(shè)計(jì)，所提供的電流為幾個(gè)安培。

    為什么是這樣呢？正常情況下，是物理現(xiàn)實(shí)(physicalreality)定義了模擬世界。在輸入端，你可能想工作在從汽車電池的12V標(biāo)稱電壓(通常更高)到48V的電信電源電壓范圍內(nèi)。在輸出(負(fù)載)端，則是執(zhí)行真實(shí)的工作并消耗功率。兩個(gè)簡單的方程式說明了一切：P=VxI和V=IxR。在線路中，大的IR損耗會因大電流而造成功率的浪費(fèi)；而讓人更加沮喪的是，較低損耗的導(dǎo)體是一種昂貴的解決方案。

    現(xiàn)在，問題來了，究竟是誰需要這種功率呢？以用于視訊相機(jī)的以太網(wǎng)絡(luò)供電(PoE)為例，以單一應(yīng)用的角度來看，這種技術(shù)完全沒有問題，因?yàn)槠涠x的功耗等級是適中的。然而，假設(shè)你還需要為相機(jī)的控制變焦(PZT)馬達(dá)供電，盡管PZT功能并不是經(jīng)常需要使用到，但它的臨時(shí)功率需求卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于相機(jī)的功率需求。這個(gè)例子一樣可用來說明PoE所面臨的情況：一個(gè)簡單的PoE電話是一個(gè)適中的負(fù)載，而充滿了PoE設(shè)備的辦公室卻不是；同時(shí)，用12V為汽車提供5到10kW的功率是非常困難的。因此，汽車制造商已經(jīng)啟用了42V系統(tǒng)。

    工程師都知道，最有效傳輸功率的途徑是采用高電壓、小電流。電源工程師在100多年前就已經(jīng)了解這一點(diǎn)；這就是為何今天所有的輿論都朝向所謂的超低電壓操作，而且研究降低功耗技術(shù)也成為一種熱門議題之際，他們?nèi)匀怀掷m(xù)提高傳輸線上電壓的最主要原因。