傳統(tǒng)電源IC領(lǐng)域幾乎全是模擬技術(shù)的地盤,然而,隨著數(shù)字技術(shù)的進(jìn)展,數(shù)字電源管理的諸多好處獲得實現(xiàn),因此廠商紛紛投入。
何謂數(shù)字電源,簡單來說就是采用數(shù)字接口并具有可程序化功能的電源轉(zhuǎn)換器,透過新的數(shù)字拓樸結(jié)構(gòu),可更加靈活地開發(fā)高功率密度、高轉(zhuǎn)換效率的電源系統(tǒng)。
數(shù)字電源管理的概念,主要是以數(shù)字接口扮演信號溝通的橋梁,在需要系統(tǒng)能實時反饋的情況下,通過數(shù)字電源管理的方式,來達(dá)到實時且動態(tài)的電源管理效果。且復(fù)雜的多電源端系統(tǒng)可透過直覺性 圖形用戶界面(GUI)進(jìn)行開發(fā)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(shù)字電源IC具有輕薄短小,以及能將數(shù)據(jù)具體化等優(yōu)勢,數(shù)字電源能夠準(zhǔn)確及實時顯示AC-DC轉(zhuǎn)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(wù)器及高端計算機(jī)率先導(dǎo)入數(shù)字PMIC
綜合而言,雖然數(shù)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(wù)器、高端筆記本電腦、桌面計算機(jī)及工業(yè)應(yīng)用仍頗有發(fā)揮空間,因此國際大廠紛紛推出相關(guān)解決方案。
例如Microchip推出dsPIC33 “GS” 數(shù)字信號控制器新系列產(chǎn)品,是透過整合高速ADC、零等待狀態(tài)(zero wait state)信號處理核心,以及高分辨率PWM等,針對數(shù)字電源應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化,可實現(xiàn)次微秒數(shù)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(chǎn)品主要是針對數(shù)字電源轉(zhuǎn)換應(yīng)用提供低成本的選項,并能為AC-DC及DC-AC電源供應(yīng)器、LED照明、太陽能逆變器以及其他電源轉(zhuǎn)換的應(yīng)用中提供更高的轉(zhuǎn)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(shù)字電源管理控制器,建議售價為 4.9美元。該產(chǎn)品可幫助設(shè)計人員實時進(jìn)行韌體更新,無需關(guān)閉電源,與現(xiàn)有解決方案相比,可縮短服務(wù)器當(dāng)機(jī)時間,且由于采用獨特內(nèi)存分區(qū)架構(gòu),因此用戶可從內(nèi)建內(nèi)存的不同區(qū)塊同時寫入與執(zhí)行,透過適合的算法,在不同韌體影像間切換執(zhí)行。TI強(qiáng)調(diào),該功能可縮短服務(wù)器與電信基礎(chǔ)設(shè)備當(dāng)機(jī)時間。
數(shù)字電源市場2017年將增三倍達(dá)124億美元
2013-2017年全球數(shù)字電源與數(shù)字電源集成電路(IC)市場將繁榮發(fā)展,越來越多地用于IT基礎(chǔ)設(shè)施之中。同時該技術(shù)也在向照明與消費導(dǎo)向的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展,包括PC、家電和手機(jī)。
據(jù)IHS公司旗下IMSResearch的報告“TheWorldMarketforDigitalPower”,預(yù)計2017年全球數(shù)字電源市場營業(yè)收入將增至124億美元,是2013年預(yù)期水平37億美元的三倍多。今年營業(yè)收入將在2012年27億美元的基礎(chǔ)上強(qiáng)勁增長37%,如圖4所示。預(yù)計數(shù)字電源IC市場也會急劇增長,2017年營業(yè)收入將是2013年的五倍多,達(dá)到26億美元。
全球數(shù)字電源市場營業(yè)收入預(yù)測(單位是10億美元)
IHS公司認(rèn)為,數(shù)字電源市場目前是電源管理產(chǎn)業(yè)中增長最快的領(lǐng)域之一。早期采用數(shù)字電源的領(lǐng)域包括信息技術(shù)與通訊基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用,比如服務(wù)器和電信/數(shù)據(jù)通訊設(shè)備。但現(xiàn)在數(shù)字電源也開始進(jìn)入消費領(lǐng)域。
迷戀數(shù)字電源
目前,生產(chǎn)商主要使用模擬電源管理系統(tǒng)。但是,他們正在向數(shù)字技術(shù)轉(zhuǎn)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(fù)雜性,從而降低設(shè)計系統(tǒng)所需的時間與精力,最終降低電子系統(tǒng)的成本。
數(shù)字電源減少了分立元件的數(shù)量、降低整體占位面積、提高功率密度和提供監(jiān)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(yōu)化功率級與系統(tǒng)要求。所有這些都可以幫助加快許多產(chǎn)品的上市速度。
面向消費者的電源
服務(wù)器現(xiàn)在是數(shù)字電源的最大單一市場,預(yù)計2013年占到整體營業(yè)收入的33%。2012-2017年該領(lǐng)域的復(fù)合年度增長率將達(dá)44.8%。
增長最快的數(shù)字電源應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑹钦彰?,預(yù)計2012-2017年該領(lǐng)域的復(fù)合年度增長率將達(dá)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(shù)字電源控制與監(jiān)控。
同時,在上述預(yù)測期內(nèi),筆記本與平板PC中的數(shù)字電源的復(fù)合年度增長將分別達(dá)99%和82%。主要家用電器將增長76%,手機(jī)將增長52%。
數(shù)字電源的發(fā)展將刺激相關(guān)半導(dǎo)體市場快速增長。由于芯片在終端設(shè)備中既用于電路板層面,也用于數(shù)字電源之中,所以預(yù)計電源IC市場增長速度將快于數(shù)字電源市場。
成本問題
預(yù)期成本是阻止數(shù)字電源更快增長的一個障礙。在IHS訪問的制造商與設(shè)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(shù)字解決方案可以帶來的總體成本節(jié)省還缺乏了解,也表明在教育電子產(chǎn)品制造商的設(shè)計者方面仍有很多工作要做。
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