傳統電源IC領域幾乎全是模擬技術的地盤,然而,隨著數字技術的進展,數字電源管理的諸多好處獲得實現,因此廠商紛紛投入。
何謂數字電源,簡單來說就是采用數字接口并具有可程序化功能的電源轉換器,透過新的數字拓樸結構,可更加靈活地開發高功率密度、高轉換效率的電源系統。
數字電源管理的概念,主要是以數字接口扮演信號溝通的橋梁,在需要系統能實時反饋的情況下,通過數字電源管理的方式,來達到實時且動態的電源管理效果。且復雜的多電源端系統可透過直覺性 圖形用戶界面(GUI)進行開發及修改,能簡化電路測試和電路板除錯(debug)。
整體而言,相較于模擬電源管理IC,數字電源IC具有輕薄短小,以及能將數據具體化等優勢,數字電源能夠準確及實時顯示AC-DC轉換時的功耗,更方便管理,且能提供體積更小、效率更高的解決方案。
服務器及高端計算機率先導入數字PMIC
綜合而言,雖然數字電源管理IC與模擬電源管理IC仍存在約10%的價差,但在高端服務器、高端筆記本電腦、桌面計算機及工業應用仍頗有發揮空間,因此國際大廠紛紛推出相關解決方案。
例如Microchip推出dsPIC33 “GS” 數字信號控制器新系列產品,是透過整合高速ADC、零等待狀態(zero wait state)信號處理核心,以及高分辨率PWM等,針對數字電源應用進行優化,可實現次微秒數字控制回路。
Microchip的16位微控制器部門副總裁Mitch Obolsky表示,此新產品主要是針對數字電源轉換應用提供低成本的選項,并能為AC-DC及DC-AC電源供應器、LED照明、太陽能逆變器以及其他電源轉換的應用中提供更高的轉換效率。
此外,德州儀器(TI)也于日前針對AC-DC及隔離式DC-DC電源推出一款整合64kB程序閃存的可配置數字電源管理控制器,建議售價為 4.9美元。該產品可幫助設計人員實時進行韌體更新,無需關閉電源,與現有解決方案相比,可縮短服務器當機時間,且由于采用獨特內存分區架構,因此用戶可從內建內存的不同區塊同時寫入與執行,透過適合的算法,在不同韌體影像間切換執行。TI強調,該功能可縮短服務器與電信基礎設備當機時間。
數字電源市場2017年將增三倍達124億美元
2013-2017年全球數字電源與數字電源集成電路(IC)市場將繁榮發展,越來越多地用于IT基礎設施之中。同時該技術也在向照明與消費導向的應用領域擴展,包括PC、家電和手機。
據IHS公司旗下IMSResearch的報告“TheWorldMarketforDigitalPower”,預計2017年全球數字電源市場營業收入將增至124億美元,是2013年預期水平37億美元的三倍多。今年營業收入將在2012年27億美元的基礎上強勁增長37%,如圖4所示。預計數字電源IC市場也會急劇增長,2017年營業收入將是2013年的五倍多,達到26億美元。
全球數字電源市場營業收入預測(單位是10億美元)
IHS公司認為,數字電源市場目前是電源管理產業中增長最快的領域之一。早期采用數字電源的領域包括信息技術與通訊基礎設施應用,比如服務器和電信/數據通訊設備。但現在數字電源也開始進入消費領域。
迷戀數字電源
目前,生產商主要使用模擬電源管理系統。但是,他們正在向數字技術轉變,因為它具有靈活性與可編程性,從而可以帶來更高的性能與可靠性。這將降低硬件復雜性,從而降低設計系統所需的時間與精力,最終降低電子系統的成本。
數字電源減少了分立元件的數量、降低整體占位面積、提高功率密度和提供監控能力,從而降低總體材料清單成本,同時可以在運行過程中優化功率級與系統要求。所有這些都可以幫助加快許多產品的上市速度。
面向消費者的電源
服務器現在是數字電源的最大單一市場,預計2013年占到整體營業收入的33%。2012-2017年該領域的復合年度增長率將達44.8%。
增長最快的數字電源應用領域將是照明,預計2012-2017年該領域的復合年度增長率將達146%。增長動力將來自LED照明解決方案的使用不斷增長,這些解決方案適合采用數字電源控制與監控。
同時,在上述預測期內,筆記本與平板PC中的數字電源的復合年度增長將分別達99%和82%。主要家用電器將增長76%,手機將增長52%。
數字電源的發展將刺激相關半導體市場快速增長。由于芯片在終端設備中既用于電路板層面,也用于數字電源之中,所以預計電源IC市場增長速度將快于數字電源市場。
成本問題
預期成本是阻止數字電源更快增長的一個障礙。在IHS訪問的制造商與設計者中,總共有27%表示成本仍然是該市場面臨的最大障礙。這突出表明部分潛在使用者對于數字解決方案可以帶來的總體成本節省還缺乏了解,也表明在教育電子產品制造商的設計者方面仍有很多工作要做。
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