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手艺文析︱电源模块与电源用元器件的最新手艺静态


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一直以来,电源模块(AC/DC适配器等)因其对电气产物的机能和功用发生的间接影响较小而少有存眷,但近年来,对这类电源的存眷到达了史无前例的高度。究其主要原因,可以说是情况。近年来,世界各地频仍发作情况成绩,列国睁开了诸多致力于减轻情况承担的动作,固然对电源的环保战略也早已提上日程。其关键词有以下两个。


关键词:高效化

跟着电气产物的生产量逐年增长,用电量也与其成反比呈逐年上升趋向。现在,电气产物每一年的生产量约50亿台阁下,此中绝大多数产物均搭载有电源模块和电源电路。假定这些电源的消耗可以改进1W(瓦),简朴地计较一下每一年可节省50亿W,节能结果相当于5座核电厂。在这类布景下,列国的尺度集体等也纷繁提高能效尺度,要求开辟契合这些尺度的电源模块和电源电路。

在此引见一下对电源模块高效化要求的代表性尺度---美国能源部(DOE)订定的能效尺度。美国能源部于2014年2月3日公布了对AC适配器等内部电源更严厉的能效要求。从2016年2月10日当前(估计),不符合新标准的工具内部电源将无法在美国海内贩卖。因而,以AC/DC适配器厂家等为主的企业正在加快推出满意该尺度的产物。


关键词:削减产业废弃物

跟着电气产物消费数目的增长,其废弃物也在增长,为了削减这些产业废弃物,要求做到3R(削减利用:Reuse,重复使用:Reduce,轮回利用:Recycle)。而一直以来,电源产物仅部门构成元器件和质料能够轮回利用,大部分均被烧毁。现在,减轻这类情况承担的技术开发获得不菲功效,愈来愈多的产物开端搭载电源模块和电源电路。在不久的未来,这些手艺无望为产业废弃物的减少作出更大奉献。

本文将环绕这些关键词针对电源的高效化以及手艺和使用等停止引见。

 

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作为实现电源模块(AC/DC适配器等)高效化的手艺,包罗开关元器件(MOSFET)等产物手艺的开展和电路手艺的改进,此中同步整流方法在改进电路手艺方面备受注目。

在以往的AC/DC转换器中,基于电路简朴、相对便宜的缘故原由,整流元件普通利用二极管,但这类二极管的正向电压(Vf)招致的导通消耗不断是高效化的停滞。另外,为抑止二极管的发烧,还需求散热器等散热步伐,这就需求响应的空间,在安装方面也带来一些成绩。作为低落这类消耗的对策,现在曾经逐渐开端接纳同步整流方法。

同步整流方法的整流元件利用MOSFET,经由过程更低的导通电阻(低Ron)来低落导通消耗。事情与一次侧的开关事情同步使整流元件的MOSFET停止ON/OFF。

 

同步整流方法自己绝大多数接纳高压(尤其是12V以下)DC/DC转换器,因而并不是全新手艺的产物。可是,AC/DC转换器存在掌握办法等课题,这不断障碍着同步整流方法的提高。现在,许多AC/DC转换器均接纳PWM反激式 掌握(ON/OFF方法),该方法按照输入输出条件和变压器规格停止持续模式事情。可是,在同步整流方法下停止 持续模式事情时,可能会招致无法一般掌握,因一次侧的开关元件和二次侧的整流元件同时导通,会贯穿电流形成 元件破坏。因而,大多数状况下,同步整流方法仅限增长了避免同时导通的庇护电路时、以及不持续模式事情时 (准谐振方法和不持续模式事情)利用。

可是,此次开辟的ROHM同步整流IC,胜利霸占了该课题,实现并接纳了在持续模式事情时也无需出格庇护 电路的不变的同步整流事情。因而,与以往的二极管整流比拟,电源模块团体服从提高了3%以上(本公司比力数据)

 

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作为减轻情况承担的手艺之一而被寄与众望的是USB Power Delivery(USB PD)。

USB PD经由过程USB毗连可实现高达100W的供电。USB PD按照差别装备的电源电压要求,来调解AC/DC适配器等电源的输出电压。以往每台装备都需求电源,而操纵USB PD则可同享1个电源。另外,以往在装备之间次要 是数据通信,而经由过程USB PD可同时实现双向互相供电。


在USB PD的提高历程中,USB连接器的开展也已成为主要身分。在以往的平板电脑和智能手机中提高的Type-A/B连接器最大可供电10W阁下,这是以仅1节锂离子电池的充电为前提的,充电端的电源电压(USB VBUS)被限制为5V。新推出的Type-C连接器,与USB PD分离利用,使电源电压不再受5V限定,可最高提高到20V, 从而可实现最高达100W的供电。由此,从以往的电池充电等小功率用处扩展到可用作装备本体的主电源。另外,Type-C连接器不只具有最大功率优势,还具有可不分正反插入等优势,估计将会成为将来USB连接器的支流产物。

ROHM不只具有满意以往的USB Type-A/B尺度的USB PD掌握IC(BD92S系列)产物,还新开辟出满意最新的USB Type-C尺度Rev1.1和USB PD尺度Rev2.0的USB PD掌握IC(BM92T系列)。BM92T系列在以往仅可 供电10W阁下的满意Type-C尺度的装备之间,可实现高达100W(20V / 5A)的供受电。由此,电脑和电视等需求 大功率的装备,也可经由过程USB端子供电来动员。

同时,在USB端子的传统用处---智能手机和平板电脑等中,可实现比以往高约4倍以上的快速充电。另外, 还撑持可经由过程USB通讯信号线传输视频信号的Alternate-Mode掌握,无需视频公用端口,因而,可在供电的同时 传输视频信号等,十分有助于修建愈加便当的情况。

 

 

 

4.减轻情况承担的手艺:无线供电

 

作为低落情况承担的手艺,无线供电也备受存眷。

跟着平板电脑和智能手机等挪动装备的日趋提高,“无线”数据传输曾经习以为常,但电力传输还是以充电器(AC/DC适配器等的电源模块)有线传输为支流。无线供电因其可处理这类有线充电和每一个装备必需有配套充电器的麻烦而广受存眷,并且,从削减充电器的角度看还具有环保的长处。

现在,跟着以WPC和PMA为首的旨在提高无线供电的尺度集体建立并订定国际标准,无线供电手艺以西欧 为中心曾经开端逐渐在智能手机和基础设施中得以使用。

ROHM面向平板电脑和智能手机等挪动装备,不断在促进无线供电掌握IC(BD57015GWL:承受端/终端,BD57020MWV:发射端/充电端)的开辟。

这两款产物均为契合无线供电(无线充电)国际标准WPC(Wireless Power Consortium)最新Qi尺度中等功率规格的芯片组,在平板电脑等10W级使用中实现了无线供电。另外,领受端/终端的BD57015GWL还撑持在北美市场履行的无线供电国际标准PMA(Power Matters Alliance),实现了可主动切换WPC(10W)和PMA(5W)的 双模充电

估计将来电源模块和电源电路将面对愈加刻薄的能效尺度和情况成绩。要想满意这些需求,要求我们不单单停止在电源模块和电源电路上,而是采纳着眼于电气产物团体的动作。ROHM将致力于综合使用,连续促进满意这些市场需求的产物开辟。

 

 

 

 

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