2011年全球宏观经济环境挑战重重,虽然这为2012年带来一些不明朗因素,但我们看到全球能源需求升高,世界各地的相关政府或机构将会出台更多规范标准以提升能效,例如从传统照明到LED照明,从古老电网到智能电网生态系统;又例如更讲究低能耗的汽车电和高能效的白家电等。
作为全球领先的高性能、高能效硅方案供应商,安森美半导体在2012年将继续在中国市场推广高能效方案,特别是汽车、LED照明、无线通信及消费等应用领域的产品,让世界变得更绿更节能,并让消费者受益。
因为这些领域中的半导体含量比以前更加,要求采用更先进的半导体技术来满足用户的更佳使用体验,而且政府机构的更加严格的能效要求或政策性激励措施也带动了这些发展,如50城200万盏LED照明计划等等。
2012年将会有更多更高性能、更高能效、更高集成度的产品及方案面市。安森美半导体2012年将继续注重高能效的重点应用领域,包括以下各市场。
汽车市场
安森美半导体提供宽广阵容的可靠及创新的集成器件,帮助客户开发降低废气排放、提升燃油经济性及增强照明等系统的高能效方案,包括丰富的高能效电源管理(如低压降线性稳压器、开关稳压器及MOSFET等)和LED照明驱动器方案等。此外,为了更好地服务中国汽车市场和客户,安森美半导体在上海成立了解决方案工程中心(SEC),为汽车空调(HVAC)、动力系统、安全、信息娱乐和汽车照明等多种汽车应用开发先进的高能效解决方案及爲客户提供当地技术支援。
在汽车市场,我们认为有以下两个大趋势:
智能型功率系统级芯片(SoC):汽车中采用的电机及传感器等器件越来越多,预计未来平均每辆汽车中将使用达150至200个的电机及传感器。这么多数量的电机及传感器,以及在汽车照明中使用得越来越多的LED,能以极少的智能型功率SoC来控制,从而说明大幅降低汽车制造总成本。
安森美半导体利用双极型-CMOS-DMOS(BCD)工艺制造出来的智能型功率SoC,能够以数颗覆盖低功率、中等功率及大功率的智能型功率SoC接入车载网络中,控制大数量的电机或LED,从而大幅降低汽车制造成本。其中NCV78663是一款应用于汽车前照灯系统的电源镇流器及双LED驱动器,使设计人员能够以一颗系统级芯片(SoC)器件控制远光灯及近光灯、日间行车灯、转向指示灯及雾灯等众多功能。这平台能够与外部微控制器通信,在上电后改变工作参数、检测LED短路及提供先进的系统诊断。这SoC支持高达2 A电流,能效高于90%。
采用高能效电源方案及以LED照明替代传统照明,帮助降低二氧化碳排放:要降低汽车的二氧化碳排放,一个重要的途径就是采用符合汽车应用严格要求的高能效电源管理方案,使汽车能以更少的电能消耗执行相同的功能。而随着高亮度发光二极管(LED)在性能及成本等各方面的提升,可以在汽车应用中采用高能效、环保的LED照明来替代传统照明方案,从而大幅减少燃油消耗及降低CO2排放。
安森美半导体可以提供高度集成的高能效智能电源方案,帮助减少汽车系统中的元器件使用数量并帮助节能减排。
在LED照明方面,安森美半导体于近期推出了高度优化的LED照明芯片组帮助设计人员,优化他们用于汽车、工业及通用照明应用的方案,NCL30051功率因数校正(PFC)离线式LED驱动器与NCL30160可调光恒流降压LED驱动器搭配,可以为空间受限且讲究高能效的高亮度LED驱动器应用提供极佳方案。
NCL30051是一款专用LED电源集成电路(IC),能够为降压直流-直流(DC-DC)转换器/LED驱动器提供恒定电压。器件集成了一个临界导电模式(CrM) PFC控制器及一个半桥谐振控制器,并内置600伏(V)驱动器,针对离线电源应用进行了优化,具备了所有实现高能效、小外形因数设计所需的特性。NCL30160是一款用于大功率LED的开关稳压器,采用基于NCL30051的电源所提供的恒定电压去降低电压,为LED串提供恒定电流。通过利用仅55毫欧(m?)的低导通阻抗内部MOSFET及以100%占空比工作的能力,能够提供能效高达98%的方案。
无线通信市场
无线手机出货量将从2011年的14亿部增至2014年的18亿部。而半导体元件含量远高于功能型或者入门型手机的智能手机,其同期出货量将从约4亿部增加至6.8亿部,这主要是由于大量低成本安卓手机上市的带动。在智能手机市场,由于产品越来越注重先进的多媒体功能,以及在通话中同时使用屏幕、相机及数据等功能,为产品开发团队带来许多挑战。
为了应对这一挑战,安森美半导体推出了一系列创新产品及方案,其中包括第三代以电感为基础的Praetorian先进ASIP™ (专用集成无源)产品。此产品使用的工艺可从三个极点调节至六个极点,能将螺旋电感及其它无源元件和ESD保护二极管集成到单颗芯片上,因此能满足单位成本、占位面积及性能要求。此产品在700 MHz频带提供终止频带衰减,SNR等级比传统C-R-C方案高10 dB,且通频带插入损耗要低得多(此架构低于-1 dB,而其它架构为-6 dB)。
安森美半导体的NCP2824 是一款满足智能手机要求的音频放大器方案,采用斜坡控制技术来提供低EMI。NCP2824藉单线(Single-Wire)接口提供可实时配置的自动增益控制(AGC)功能。其自动增益控制功能包含两种模式,分别是不削波(non-clipping)和功率限制器模式。对于扬声器放大器而言,在智能手机的电池电压很低条件下会出现削波,导致输出摆幅减小及饱和。NCP2824的自动增益控制“不削波”功能可以维持低失真,可以选择最大总谐波失真(THD)阈值。另一方面,在高输出功率条件下会出现过高输出功率,致使输出摆幅减小及饱和。功率限制器功能限制放大器的输出功率(可选择最大输出电压阈值),保护扬声器免受过高音量导致的损伤。
此外,安森美半导体还能提供用于智能手机的其他各种解决方案。其BelaSigna R261在集成的ROM存储器中内置了语音提取算法,可以帮助在嘈杂环境下提升智能手机等设备的语音清晰度。BelaSigna R261高性能语音捕获系统级芯片(SoC)采用先进的双麦克风噪声消减技术,能够帮助设计提供优异的噪声消减效果(见图1)。
消费市场
在消费市场,液晶电视将持续取代传统阴极射线管电视及等离子电视。 LED背光在液晶电视的渗透率预计将于2011年底达到约50%。消费市场的另一个热门——白家电将进一步受青睐。具有高性能的白家电可降低能耗达50%,满足政府的高能效标准。
在中大尺寸液晶电视LED背光领域,安森美半导体主要有侧光式和背光式两种LED背光方案。
(1)侧光式方案:安森美半导体的高性价比多通道线性LED侧光式方案在半桥转换段采用NCP1397初级侧控制器和500 V高压MOSFET NDF05N50,以及6通道线性LED驱动器CAT4026。CAT4026能够单颗IC支持6个通道,易于分级为多达12个或18个通道(相应采用2个或3个控制器),目的能效高于90%,典型能效达94%。
(2)直下式方案:除了侧光式方案,安森美半导体还提供基于NCP1397、NDF05N50和NCP1034的直下式降压驱动方案。NCP1034采用高达500 kHz的可编程开关频率驱动一对外部N沟道MOSFET,可以灵敏调理集成电路的工作,以契合系统级请求。另外,内部1.25 V参考电压能够对输出电压精细稳压,用于低压应用。
安森美半导体于2011年推出的NCS8353 立体声音频放大器,是一款D类放大器,具有高能效水平(>87%),使平板电视系统设计中无须散热片。它能够采用电视系统现有的24伏(V)背光电压输入端供电,能为8欧姆(Ω)桥接负载(BTL)提供每通道达20瓦(W)的连续输出功率。
智能电网市场
在各种有利因素的推动下,智能电网的发展前景颇受看好。从技术趋势来看,未来将向双向实时通信、开放式平台/模块化服务发展。系统集成也将是重要的未来趋势,预计可更新、插电式混合动力汽车(PHEV)以及家庭自动化等将集成到智能电网系统之中。智能电表也将采用先进计量体系(AMI),并成为未来家庭区域网络 (HAN)的组成部分。
安森美半导体基于AMIS-49587 PLC调制解调器和NCS5650 PLC线路驱动器的智能电表解决方案用于电能输送的中低压交流配电线也可作为数据通信的传输介质。电力线载波(PLC)通信技术就是通过载波方式在配电线上高速传输模拟或数字信号的技术。利用已有的电力配电网络进行通信不需要重新布线,信号不会因为通过建筑物墙壁被衰减和屏蔽,成本更为低廉,这使该技术在电表自动抄表系统、灯光控制等诸多领域备受青睐。
NCS5650是一款高能效的A/B类低失真线路驱动器——。这器件的电源电压(VCC)为单端6至 12V或双平衡±3.0至6.0V。NCS5650的设计经过了优化,接收PLC调制解调器输送的信号,输出段设计成能够驱动高达2A的电流,经隔离变压器或简单的线圈耦合至交流主电源。
安森美半导体应用于智能电表的完整解决方案包含一系列标准产品、专用标准产品(ASSP)及专用集成电路(ASIC), 可以提供智能电表的4种基本功能,包括:电源/电源管理、计量、寄存及通信,具体产品包括功率因数控制器、交流-直流(AC-DC)控制器、直流-直流 (DC-DC)控制器、稳压器,MOSFET、整流器、三端双向可控硅开关元件(TRIAC),PLC调制解调器、线路驱动器及信号放大器,滤波、输入/ 输出(I/O)及数据保护,LCD背光驱动器,EEPROM存储器,及智能卡接口等。
总结
身为应用于高能效电子产品的首要高性能硅方案供应商,安森美半导体会不断推陈出新,提供更丰富的方案,帮助客户设计出更高能效的产品,令世界更节能,更符合消费者的利益。