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TI:未来5-10年里,电源产品发展受五大指标影响

TI:未来5-10年里,电源产品发展受五大指标影响

针对电源管理应用,TI(德州仪器)仅在今年上半年就陆续推出了多个新品,包括了升降压IC、DC/DC降压转换器、电源模块等产品。这些新产品具备高功率密度、低EMI、低IQ、低噪度、高精度等优势。根据TI电源新品的特点,我们大致能看出未来电源行业对器件的要求……

在日前举办的TI实现高功率密度产品发布会上,TI重磅推出了BQ25790/2(BQ25790及BQ25792)充电IC新品,并回顾了今年以来TI针对电源管理领域发布的多个新品。同时,TI还分享了其在GaN方面的最新规划及发展。N7Yesmc

TI发布新款升降压充电IC BQ25790/2

从几年前开始,TI就已经在观察电源行业的前沿趋势。TI认为,在未来5-10年里,一家公司的产品性能能否持续保持领导地位,主要受高功率密度、低EMI、Low IQ(低IQ)、低噪度/高精度的需求、隔离这五个指标的影响。另外,全球对视频、信息交换、数据互联互通的需求正不断增加。这要求分布式电源管理产品,在下游终端产品尺寸日趋缩小的前提下,仍能符合同等的功率甚至更高功率的要求。N7Yesmc

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为满足未来各产业对电源管理的需求,TI推出了新款升降压电池充电器IC BQ25790/2。德州仪器电源管理解决方案产品线经理Samuel Wong针对新品做了分享。对于小封装功率器件而言,其功率密度的重要性从两方面可看出:首先,高功率密度意味着更高的充电效率,比如在30分钟内可将电池的电量充满或充至70%;其次,充电效率高又代表着充电损耗小,在充电过程中的热耗散更小。N7Yesmc

对此,TI推出的降压-升压电池充电器IC BQ25790/2能够为具有不同配置(1到4节串联电池)和不同输入电压(3.6 V至24 V)的多个电池供电设备充电。在输入端口方面,该新品还适配USB Type-C™、PD的标准,支持无线双输入充电,将传统的5W-10W输入端口提升到了100W,可为更多的应用提供更大功率的充电。此外,该产品除了在降压模式与升压模式下工作之外,也可根据需求实现更广泛的应用。N7Yesmc

BQ25790/2有很高的集成度,内部集成了整体的MOSFET和电池FET,可以给开发者一个更小型化的设计,它提供了一个10平方毫米的WCSP和4mm×4mm QFN封装。可以让客户在小型化终端产品设计里,感受到更紧凑的设计体验,伴随着很高的功率密度,在小型化设计里感受更好的充电体验。N7Yesmc

与传统的升降压IC控制器相比,BQ25790/2的整体应用面积更小。例如,如果在30W场景下对电池进行充电,这颗芯片可达到97%的效率,且在充电过程中几乎不会感受到发热的情况。N7Yesmc

伴随着高功率密度,在充电的过程中可提供50%甚至更高的能量。除了很好的功率密度设计之外,BQ25790/2还具备Low IQ的设计,其静态功耗只有1µA,可延长电池寿命与储存时间,从而实现更多功能。1µA的静态功耗意味着在一年的存储状态下,其电量损耗大概仅为0.05%。N7Yesmc

在应用场景方面,BQ25790/2凭借USB Type-C™、PD这类标准传输接口,不仅可在智能手机、平板电脑等PE产品上有较好地应用,而且也可以支持更多的工业类、医疗类应用。N7Yesmc

上半年还发布了哪些电源新品?

2020年上半年,围绕电源管理行业,TI在3月份还推出了可堆叠DC/DC转换器TPS546D24A,36V/4A电源模块TPSM53604、基于集成变压器技术的UCC12050/40等产品。N7Yesmc

·可堆叠DC/DC转换器TPS546D24A

据德州仪器降压DC/DC开关稳压器副总裁Mark Gary介绍,这款TPS546D24A是可堆叠的DC/DC转换器,其单颗产品可支持40A电流,当堆叠4颗该产品时,最高可以支持160A电流。因为这款产品的开关频率高达1.5M,支持大电流,可在非常小的面积下,提高产品本身的效率。在尺寸方面,它采用无引脚的QFN封装,是一个5mm×7mm的平点。N7Yesmc

基于TI的QFN封装,其热损耗可以更小,与业界其他同类产品相比,热损耗大约可低13℃。同时,TPS546D24A拥有非常小的导通电阻,整体的设计上比其他业界同款产品效率高3.5%,可在产品整体上更节省成本。N7Yesmc

目前,市场上有多项有线网络、5G基站基础设施、企业级的数据中心的工作环境都非常严苛,同时需要非常高的电流、功耗功率密度。基于最多可堆叠4颗的特点,TPS546D24A在功率集成方面具备竞争优势。N7Yesmc

·36V/4A电源模块TPSM53604

接下来是一款36V/4A的电源模块——TPSM53604,即一个产品在DC/DC转换器基础上,集成了电感和其他器件,这种设计能够把整体产品的面积缩小30%,该电源模块已经在今年2月上市发布。N7Yesmc

TPSM53604电源模块采用5mm×5.5mm QFN封装,该产品本身的高度是来自模块内部集成的电感,这款产品可支援效率高达95%、总面积为85mm2的单面布局设计。N7Yesmc

该电源模块适用于工业场景,工业设备的工作温度可高达105℃,TPSM53604本身内置一块散热片,利用该散热片能让产品本身的散热更高效。基于以上特点,产品能够更优化EMI和运行,满足CISPR 11 B级标准。N7Yesmc

综合而言,TPSM53604的亮点如下:在各样工业应用中,包括工厂化自动设计、电网基础建设或者在工业测试和测量仪器应用中,该产品可帮助工程师的产品设计尺寸减少30%,功耗减少50%。N7Yesmc

·基于集成变压器技术的UCC12050/40

在今年2月,TI还发布了最新的基于集成变压器技术的UCC12050/40。它能够将电力传输隔离开来,并将这样的功效性在IC尺寸内封装,能够提供500mW高效隔离的DC/DC电源。“在业内,所有电源设计EMI都是很重要的课题,这款产品能够实现更低的EMI效率,同时也是首款采用TI新型专有集成变压器技术的产品,这是基于TI独有的专利所开发出来的器件。”Gary强调说。N7Yesmc

UCC12050可提供更小的封装及更小的IC尺寸,缩小用户的产品或应用解决方案的尺寸。产品尺寸虽然有缩小,但可提供一样或更高的功率,实际上其功率密度有了提升。另外,这款产品能够优化EMI的性能,满足在很大电位差的设计里确保产品本身的运作。以上特点使得该产品适用于运输、电网架构、医疗应用的隔离方案中。N7Yesmc

IT在GaN氮化镓方面的最新规划与进展

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DC/DC电源里其实是一个开关,GaN本身能让开关的速度更快。在开关的过程中,就会产生功率、功耗甚至热的损失。当把开关的速度加快,就减少功率和功耗上的损耗。目前,根据TI对GaN的了解,它有三个较突出的特点:N7Yesmc

第一,它可达到150V/ns的速度,其开关频率达到2MHz甚至10MHz以上的速度;第二,它本身的可靠性。针对GaN,TI有超过2000万小时的可靠性实验资料,能确保产品的可靠性;第三,TI针对GaN新的元素和概念的规划。TI的GaN器件会采用自己的工厂和供应链,适用于TI现在对于客户所支持的不间断业务。N7Yesmc

从更宏观的方面来说,现在GaN的成本依然高于Silicon(硅),但GaN更具有发展趋势,未来其成本能够低于现在的Silicon。以整体的系统和客户上面的效率来看,当考虑了产品尺寸,热和功耗方面的优势,GaN产品本身又能够实现比现在有的原物料更佳的成本基础。因此,TI认为在电源管理行业使用GaN是未来很重要的一个趋势。N7Yesmc

关于GaN价格,Gary认为目前GaN已经在150mΩ的6寸微核上的生产,对于自然半导体发展的前沿趋势来说,它依然有愿景往8寸甚至更大尺寸的微核上生产或应用。在这种前提下,更大尺寸面积,更大的价值就能够带来更好的整体成本的下降。他强调说:“当我们谈到GaN的时候,TI的观点一直是强调整体的解决方案,整个系统能够带来的成本效益,而不是单纯只针对产品材料成本的比较。”N7Yesmc

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目前,TI的150mΩ、70mΩ和50mΩ的GaN FETs产品正在研发和批量生产阶段。实际上,TI从2010年开始就已经开始针对GaN做自主研发,到2018年,TI与西门子共同展示了业界首个10千瓦的云电网与GaN连接的产品。“围绕GaN,TI将推出适用于车用、适配器、充电、开关存储以及太阳能领域的电源产品。在2020年结束以前,我们将会有超过3000万小时的可靠性测试。接下来,还有将发布900V、5kW AC/DC平台双向对流产品。”Gary称。N7Yesmc

过去十年里,TI在GaN方面有较好的积累。在接下来GaN应用在充电适配器以后,即将要提高在汽车、电网存储和太阳能领域的充电需求。对此,TI都很有信心未来也将能持续地发展。N7Yesmc

原创
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李晋
国际电子商情助理产业分析师,专注汽车电子、人工智能、消费电子等领域的市场及供应链趋势。
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