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美國德州儀器公司（Texas Instruments，簡稱TI）是舉足輕重的電源IC大廠。近期，該公司電池管理解決方案產品線經理Samuel Wong先生和降壓DC/DC開關穩壓器副總裁Mark Gary先生通過在線會議向我們介紹了電源行業的發展趨勢和TI的產品技術最新進展。 Mark Gary先生說，五個指標決定一個公司能否在未來五到十年處于電源管理領域領導地位：高功率密度、低EMI、低IQ、低噪度/高精度以及隔離技術。下面介紹的TI最新產品分別具備上述某些特性，但高功率密度則是它們的共同之處。 Samuel Wong先生介紹說，對于功率器件尤其是小封裝產品，功率密度的重要性體現在兩點。首先，高功率密度意味著更高的充電功率和充電電流，在更短的時間內將電池充滿。其次，它意味著更高效的充電效率，更低的充電損耗和更低的熱耗散和溫升。 新型降壓-升壓電池充電器BQ25790/BQ25792：功率密度提高了50%，充電速度提高了3倍 這兩款芯片可以支持5A充電，可充1-4節電池。它們可以適配當前USB Type-C和PD標準，同時支持無線雙輸入充電。它將傳統的5W-10W輸入端口提升到了100W。這兩款升降壓IC集成了很多外部器件，包括功率MOSFET、電流采樣電路以及電池FET。在30W場景下，效率可高達97%，所以在充電過程中幾乎不會發熱。 除了高功率密度設計之外，器件還具備低IQ：靜態功耗只有1μA。在一年的存儲狀態下，電量損耗大概在0.05%的水平。高集成度可以讓開發者在使用時可以很容易節省它整體開發的時間。同時，TI提供了更多的設計參考文件在官網上，能夠幫助開發者盡快進行終端產品設計。 堆棧式DC/DC降壓轉換器TPS546D24A：實現高電流FPGA和處理器電源的功率密度更大化 這是一款針對大電流、為FPGA或處理器供電而設計的產品，亮點是可堆疊。單顆產品可以支持40A，堆疊4顆可支持高達160A。它尺寸非常小，是一個5mm×7mm的QFN封裝。該產品開關頻率高達1.5MHz，因此可支持非常大的電流。這款產品除了能夠在設計上減少其他外部元件的使用，還能夠減少多至6個外部補償元件。此外，由于它擁有了TI特別的QFN封裝，使得上面熱的損耗更小。在業界其他產品同樣的比較下，熱損耗相比低13度。 該產品擁有非常小的導通電阻，效率比市場產品提高3.5%。在目前市場上盛行的5G、大數據中心應用環境下，熱耗損每升高1度、每浪費1%的效率都意味著非常高的成本。TI的這款產品可以滿足這些應用下的熱度和效率要求。同時，該產品支持非常低的電壓輸出，具有非常高的精度。 更小的36V/4A電源模塊TPSM53604：將解決方案尺寸減小30％ 所謂電源模塊是把DC/DC轉換器與電感和其他器件集成在一個封裝中，讓整體方案面積縮小30%。TPSM53604是個5mm×5.5mm QFN封裝，其高度來自模塊里集成的電感。該產品效率可達95%，功耗可降低50%。 在工業領域中我們常常能夠看到QFN封裝，需要24V電壓輸入，4A輸出。該產品底部有一塊散熱片。工業環境下的溫度經常高達105度，這個散熱片有助于在熱預算非常局促的環境下散熱。該產品優化了EMI，滿足CISPR 11 B級標準。 集成變壓器技術的UCC12050/40：將電力傳輸隔離 該產品特點之一是集成變壓器技術，能夠將電力傳輸隔離開來，并且將這樣的功效性能以非常小型的IC尺寸封裝實現，是能夠提供500mW高效隔離的DC/DC電源。這款產品能夠實現業界上更低的EMI效能，也是第一款采用TI新型專有集成變壓器技術的產品。 UCC12050尺寸縮小了，功率密度提升了。它內部有更低的初級和次級電容，能夠優化EMI性能。它帶有8mm蠕變和間隙的增強隔離，用于保護和抵抗地電位差。 TI的GaN技術進展 GaN和SiC器件無疑是近期極具前途的功率半導體技術。我們已經看到一些GaN技術加持的充電器產品陸續上市。那么，作為電源IC大廠的TI，其GaN技術進展又如何呢？ Gary先生介紹說，GaN功率管可實現更快的開關速度，目前可以達到150V/ns，或者高達2MHz到10MHz以上的速度。雖然現在GaN的成本高于硅材料，但長期來看GaN更具優勢。考慮到產品尺寸的縮小、熱損耗的減少和功耗的降低，GaN方案的整體成本勢必低于硅方案。 TI從2010年開始就開始自主研發GaN技術，如今已歷十年。對于一項新技術，可靠性驗證十分必要。TI內部已有超過3000萬可靠性小時的實驗資料，能夠確保產品的終身可靠性。TI的經驗表明，車用、適配器、充電、開關存儲甚至太陽能領域都能夠開發出GaN產品。 2018年，TI和西門子同步展示了業界首個10千瓦的云電網與GaN連接的產品。最近TI發布了自主研發的對流冷卻、能夠提供900V/5000W功率的雙向AC/DC平臺產品。該產品峰值效率可以高達99.2%，而且可擴展、可堆疊，其功率密度比傳統的IGBT高出3倍左右。 現在TI正在進行研發和批量生產150mΩ、70mΩ和50mΩ的GaN FET產品。據悉，TI的GaN器件會在自己的工廠和供應鏈本身來生產，能夠不間斷支持客戶的業務發展。 |
