内容标题导览：｜提供电源给可携式应用｜提供电源给使用外接电源的应用｜利用IC供货商的知识经验

    在许多应用的设计中，电源管理组件的复杂性已在过去数年大幅增加，需要10颗或更多不同电源管理组件的系统已很常见，这些组件会供应多种电压 (包含不同的电压准位)，同时提供多种系统支持功能。许多系统的电源管理单元已对设计的总成本以及应用开发所需的时间产生巨大冲击，因此设计人员若能提早思考各种选择，并且利用半导体制造商所提供的最新产品与设计支持，即可改善系统效能，减少整体的发展时间与成本。

    各种应用设备的电源管理需求差异极大，但藉由将应用分类为可携式或使用外接电源，就有可能更了解市场的发展趋势。虽然许多趋势会同时影响这两种应用领域 (例如低电压、对于效率的日益重视、以及多种电源插座)，但是相较于使用外接电源的产品，可携式系统显然会带来极为特别的电源需求。

      提供电源给可携式应用

    可携式系统的电流通常较小，效率和体积则特别重要。电池管理工作是重要关键，这包含了快速、容易而且安全的电池充电能力；另一方面，在笔记型计算机之外，越来越多应用也开始提供精确的电池剩余电力资料。因此半导体组件必须能够在宽广的输入电压范围内工作 (锂离子电池的工作电压范围是从2.6至4.2V)，它们在低负载和高负载条件下的效率也变得很重要。

    对于许多可携式应用，例如MP3播放机、PDA和数字相机，系统设计人员必须在成本、体积和电池寿命之间做出取舍，这些取舍会直接影响电源供应组件的选择以及IC制造商发展中的产品；最低成本、最简单和体积最小的解决方案显然是使用低压降稳压器，其缺点则在于效率。对于功耗很大 (例如处理器和逻辑组件的电源供应) 以及必须将电池电压进行升压转换 (例如显示器的背光照明) 的更大电流负载，它们则会使用交换式稳压器。

    封装是可携式市场积极带动的另一个趋势 – 组件正变得越来越小。两种新封装技术在可携式系统中日益流行，它们分别是PLCC塑料无引脚芯片封装 (QFN或MLP) 以及WSP晶圆级封装。PLCC是不使用外部引脚的封装技术，它能将封装体积缩小至传统封装的一半左右，同时提供杰出的散热能力。WSP (或是CSP芯片级封装) 并不使用任何封装，但它一旦完成处理，就能让晶粒直接焊在电路板上，所节省的空间还超过无引脚芯片封装技术。图1是整合式功能如何封装至超小型MLP封装的例子。

      图1：采用3 × 3厘米MLP封装的bqTINY组件

    图2是典型可携式应用中会见到的众多零件，可明显看出其中有很好的整合机会，IC制造商已开始推出将多种电源功能整合至单颗组件的新产品。

    图2：典型的可携式系统拥有许多电源管理方块

    提供电源给使用外接电源的应用

    使用外部电源的系统正逐渐走向分布式电源总线 (power bus)，例如在规模庞大的计算机和电信市场带动下 (其系统常会包含多种需要不同电源供应的组件，例如FPGA、ASIC和DSP)，目前的趋势是先产生单一电源 (例如5 V)，然后透过负载点电源供应将此电源转换成负载所需的电压 (例如1.8 V和1.5 V)。在许多这些应用中，负载常会超过20 A，这会对电源供应设计人员造成技术上的挑战；事实上，越来越多的这类大电流应用开始使用多相位转换器。随着电流增加，新争论开始出现，其焦点在于分布式电源总线应该使用多大的电压 – 基本上，电压越高，系统总效率就越高，系统总成本也越好。但另一方面，若此电压升得太高，电源供应设计就变得复杂。许多应用都认为未来应使用12 V，但就理论而言，较低的电压 (例如8 V) 可能才是最佳解决方案。

    当然，对于使用外接电源的系统设计人员来说，他们还有另一项优势胜过可携式系统的设计工程师，那就是他们并不一定要设计电源供应，只要直接购买所需的电源供应模块。使用48 V电源的许多系统都选择电源模块或砖型 (brick) 电源组件来产生系统所需的较低电压，目前已有许多不同的Vin/Vout/Iout组合可供选择，它们通常都采用标准外形，新产品则会将多组输出整合至单一封装，以便进一步简化设计。就算最后决定使用模块，而不是离散零件，选择不同的电源架构也有可能带来节省成本的机会，例如以一个隔离式砖型电源组件加上多个非隔离式电源模块 (或离散解决方案) 来取代多个48 V隔离式砖型电源组件 (每个都使用不同的供应电压)，就有可能大幅降低成本，又不会增加设计复杂性 (参考图3)。

    图3：一个砖型电源组件及多个非隔离式模块可取代多个48 V电源供应以节省成本

    从产品用料的角度来看，最低成本的解决方案显然是设计您自己的电源供应。为了满足这项需求，IC制造商正在发展许多新产品，它们将具备更强大效能和更高的整合度，在实际应用上也会更简单。对于非隔离式设计，自行发展解决方案通常比购买解决方案来得困难许多；对于隔离式设计，虽然成本节省幅度可以更大，但离散式设计也会更复杂，因此需要有经验 (或专门) 的发展团队。许多OEM厂商都在这方面进行投资，并且正在大幅降低其成本。

    利用IC供货商的知识经验

    多元化的终端设备发展趋势，再加上这些产品所使用的芯片技术，它们创造了一个庞大而快速成长的电源管理市场，新型IC组件则为此市场提供良好支持。在展开新的设计项目之前，设计工程师应先了解不同厂商所提供的最新电源管理组件，因为可能已有新组件更能满足应用需求。

    在许多公司里，设计的电源管理部份并不是由电源供应设计人员负责，而是由系统工程师负责，他们必须面对不同的设计层面挑战。这个「系统设计人员」对「电源设计人员」的趋势已促使许多IC制造商投入庞大资源为他们的产品提供应用支持。组件应用的最简单化已成为这个市场的关键区隔要素之一，许多组件现在都提供详细的应用文件和评估电路板；提供软件工具也是另一种新趋势，这种软件会找出工程师对于设计的电源管理部份的关键要求，然后根据共同零件数据库推荐适当的线路图和零件用料。对无论有无经验的设计人员，这些工具都将是非常有用的设计辅助工具，可以帮助他们减少设计时间和风险 (参考图4)。

    图4：软件工具缩短发展时间