对所有电子设备而言，电源管理几乎都是绕不开的话题，尤其在低碳环保的大趋势下，用户的需求以及各国政府的推动使得节能成了电子制造厂商们最普遍关心的话题之一。
任何用电设备都会涉及到电源管理，除了满足设备各子系统正常工作之外，对电源管理的另一个要求就是节能。为了达到这一目标，设备厂商需要从系统设计和器件选择开始，考虑如何提高电源使用效率，在系统各个环节降低功耗，从而实现节能的目的。
从系统厂商的角度看，由于元器件硬件成本几乎透明且差异性不明显，因此在某种意义上，系统厂商对芯片功耗的关注度甚至超越了成本。随着集成电路工艺和设计的进步，电源管理技术也得到极大的改善，已成为打造产品差异化的一个重要手段。
集成式电源管理与数字电源
在半导体工艺技术的带动下，目前有部分厂商将电源管理功能与处理器集成在一起，提供单芯片电源管理解决方案，成为电源管理设计的一个发展方向。这种高集成度单芯片电源管理解决方案一方面降低了元器件的采购价格，另一方面降低了终端厂商的开发难度、研发周期和成本，提高了利润率。不过张洁萍认为，凡事皆有利弊，系统厂商在选择是用集成还是分离方案时，更多要从实际应用需求出发，按照各自的特性选择方案。
“对于成熟的方案，电源管理芯片将走集成化路线，但即使集成了，仍有许多任务需要解决，比如如何提升系统的效率、如何小型化、如何更优地散热等问题，”她说道。“而对于前沿的及特征化应用，还是需要专业化的电源管理芯片来支持。同时集成化电源管理解决方案扩展应用不如分离解决方案，而且分离解决方案可以根据需求选择最适合的电源管理芯片，达到最高的能效。”由于分离和集成各有优势，因此她相信集成和分离解决方案将会一直长期存在。
对于未来电源管理技术的发展，张洁萍认为，新能源领域将会成为电源管理的热点应用领域，并会促进电源管理产品的增长。绿色、环保、节能一直是这几年电源动力系统技术创新的重点，随着绿色技术在各行业的不断渗透，新的行业标准也在推动产品升级。照明、电信、智能电网、智能家电等领域同样具有巨大的增长空间，也是电源厂商重点关注的方向。节能主要体现在电源产品本身的节能和整体机房节能，而“绿色”主要体现在提高整机效率、减少对电网的干扰以及占用空间、节省成本等方面。
与此同时，数字电源也是当前电源管理发展的一个新方向，主要面向服务器、电信系统、有线/无线数据通讯等工业与医疗设备应用市场。数字控制器解决方案主要可以分为固定功能硬件和DSP，它们各自有优缺点：固定功能的硬件解决方案虽速度快、体积小、成本低，但缺乏弹性;DSP有不错的弹性，但体积大、成本高、软件学习过程需要很长的时间，而且速度慢。“模块化电源、网络化电源等是目前的关注焦点，模块化电源除了能提高电源供应的可靠性，企业自身还可根据用电负载选配模块。因此厂商们如果想要在激烈的市场竞争中保持甚至提高市场占有率，持续技术和产品创新是重中之重。”张洁萍说道。
多管齐下降低功耗
降低设备功耗可以从多方面入手，提高电源转换器效率是其中主要内容之一。由于很多电子设备系统内部需要用到多个不同的电压源，因此电压转换芯片也成为使用最为普遍的电源管理器件，其转换效率将直接关系到电源的消耗情况，这对于电池供电的便携式设备尤其重要。ADI公司电源管理部门市场工程师张洁萍表示：“对于便携电源产品，由于空间的限制，要求芯片级产品具有更小的体积、更高的集成度、更少的外围器件。如何延长电池的单次使用时间是便携式产品面临的一大挑战，因此具有最大化转换效率是便携式产品的关键要求之一。”
电源转化效率成为系统设计人员追求的指标，谁也不愿意将有限的功率预算用在无谓的器件内部损耗上面。针对这一需求，ADI最近推出一款6.5V/4A输出DC-DC调节器ADP2164，其功率转换效率宣称超过了96%。该调节器提供2.7V至6.5V输入电源电压范围，输出范围低至0.6V，内置有低导通电阻开关FET，不仅能够实现高效，而且减少了电路板空间。据介绍，这款新型DC-DC调节器针对多电源轨、终端负载应用设计，适合从通信基础设施到工业设备的各种要求小尺寸、快速瞬态响应和高精度电压调节应用。
作为一种通用器件，电源转换器在市场上有着多家供应商，除了效率、成本、集成度等因素以外，设计人员在选择时还应关注哪些方面呢?“开发人员在选择方案及元器件时应考虑一定的冗余度、可扩展性、前瞻性，”张洁萍说道。“元器件在满足功能的条件下，在具有足够可靠性的同时，完善的保护性能也是应该考虑的因素。”以前面介绍的ADP2164为例，与其它5V调节器不同，该器件的最大输入电压达到6.5V，从而为系统设计提供了额外的安全裕量。
电子设备功耗可分为两类，即工作功耗和待机功耗，设备使用过程中系统需要不断在工作状态和待机状态之间转换。过去开发人员重心放在降低设备工作时的功耗，而随着一些国家和组织对待机功耗提出了严格要求，如何降低待机功耗也逐渐受到人们的关注。恩智浦半导体资深产品市场经理张锡亮表示，设备待机时虽然功耗与工作时相比低很多，但日积月累下来也是个很大的数字。“例如全球笔记本电脑待机时电源转换器一年的耗电量为8.76亿度，而全球手机充电器一年的待机功耗也达到39.42亿度，”他举例说道。
一些知名手机制造商包括LG、摩托罗拉、诺基亚、三星以及索尼爱立信等几年前提出了一项新的手机充电器待机功耗的分级计划，该计划分为五个等级，分别用一至五颗星进行标识，其中五星级定义为充电器空载待机功耗在30mW以下。而根据欧盟关于电子设备关机待机功耗生态设计要求，从2013年开始，电子设备关机或重新激活待机模式下功耗不得超过0.5W，而具有信息或状态显示的待机功耗不得超过1W。恩智浦半导体电源解决方案产品线总经理Marcel van Roosmalen表示：“与美国的能源之星一样，欧盟生态设计指令将增进人们对降低待机功耗重要性的认识，全球能源短缺的现状也要求我们抛弃‘始终开机’的做法。”
为帮助系统制造商应对欧盟待机功耗标准，恩智浦半导体最近推出GreenChip SPR TEA1716开关模式电源(SMPS)控制器IC，这是业界首款PFC和LLC谐振组合控制器，可在低负载下实现超低待机功耗，并且符合将于2013年生效的欧盟生态设计指令的要求。该控制器主要针对90W至500W电源设计，在SO24封装中集成了PFC和谐振半桥控制器(HBC)，它具有低于150mW的空载功耗和比通用电源高91%的平均效率，在大约250mW的负载下待机功耗低于0.5W。与此同时，它还具有出色的空载芯片功耗，其节能模式可使适配器的空载功耗达到低于100mW的水平。在节能模式下，TEA1731使电源在0.25W负载的输入功率低于0.5W(例如为待机系统供电)的水平，这些性能都完全符合欧盟耗能产品指令的要求。
另一家电源管理厂商飞兆半导体公司也在去年底推出采用其mWSaver技术的FAN6756 PWM控制器，旨在为75W以下的空间受限应用提供小于30mW的待机功耗。据该公司产品线经理詹振辉介绍，该控制器主要用于笔记本电脑、打印机和游戏机适配器，以及液晶电视、LCD监视器开关电源。它能够减少外部电路中的待机功率损耗且无需使用额外的支持IC，和目前市场现有方案相比，FAN6756可节省15个外部元件，总体成本约降低0.3美元。该控制器采用8脚SOP封装，批量采购单价为0.71美元。
