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TI全新电源产品树立行业更小尺寸、更高功率新标准

2018-11-05 12:34 来源:电源网原创 编辑:邢

在全世界的高质量高效率产品的设计和生产中,电源技术的创新与发展起到了很大的作用,其重要性与日俱增。根据市场调查数据显示,未来将会有500亿台设备连接到网络上。那么如何在更小尺寸中实现更高的功率密度,将有源和无源器件集成至电源系统,对电源设计者来说这些需求将变成主流的设计趋势。

在2018年10月23日,德州仪器(TI)在北京金隅喜来登酒店举办“更小尺寸,更高功率——2018德州仪器(TI)全新一代电源产品媒体发布会”上,德州仪器副总裁兼降压开关电源产品业务部总经理Mark Gary做出了解释,TI最新LMZM33606高压电源模块及TPS62827 降压转换器将如何满足更高功率密度的市场需求。同期TI还推出即用型600V氮化镓(GaN),50mΩ和70mΩ功率级产品组合——LMG341x系列产品,德州仪器高压电源应用产品业务部氮化镓(GaN)功率器件产品线经理Steve Tom为到场来宾详细介绍其主要优势和应用场景。

德州仪器副总裁兼降压开关电源产品业务部总经理Mark Gary

德州仪器副总裁兼降压开关电源产品业务部总经理Mark Gary

德州仪器产品市场工程师黄陆建

德州仪器产品市场工程师黄陆建

推陈出新,TI解决电源与能源管理挑战

为了让智能可穿戴产品更小更轻薄,同时延长电池使用寿命;让电源电子产品实现更高的工厂自动化水平;针对数据中心每个30KW的服务器机架功率,管理更高的功率。从1989年到现在,TI不断推出创新产品以应对电源系统与能源管理效率的新挑战。Mark Gary介绍宽输入电压转换器功率密度演化以及低输入电压转换器功率密度演化趋势。以36V输入,3A输出为例,通过下图可以清楚地看到电源体积和功率密度的发展变化过程。

宽输入电压转换器功率密度演化

宽输入电压转换器功率密度演化

以5.5V输入,4A输出为例,低输入电压转换器在10年前的频率只有1MHz,功率密度只有60mW/mm2,而今天TI发布的产品TPS62827,频率达到2.2MHz,功率密度达到470mW/mm2。

低输入电压转换器功率密度演化

低输入电压转换器功率密度演化

作为全球化的半导体设计与制造企业,德州仪器(TI)持之以恒地追求研发创新,在不断减小芯片尺寸的同时,不断减小整体的方案尺寸,使产品集成度越来越高,设计更简单可靠。此次发布会TI推出的两款产品——LMZM33606电源模块和TPS62827降压转换器,可以满足现在及将来对电源更高功率的需求。

LMZM33606电源模块是一款易于使用的集成式电源解决方案,它在一个薄型封装中整合了一个具有功率MOSFET的6A直流/直流转换器、一个屏蔽式电感器和多个无源器件。此电源解决方案仅需四个外部组件,可在小于250mm²的面积上提供完整的解决方案。紧凑的电流回路可有效降低电磁干扰,符合N55011(CISPR11)B类辐射发射标准。可配置为负输出电压,可在-40℃至+105℃的恶劣环境中正常运行,具有电源正常、可调节软启动、跟踪、同步、可编程 UVLO、预偏置启动、可选自动或FPWM模式以及过流和过热保护在内的全套功能。德州仪器副总裁兼降压开关电源产品业务部总经理Mark Gary表示,LMZM33606产品的尺寸紧凑,具有稳定的散热和抗电磁干扰性能,非常适合为各种应用供电,可广泛应用于各种DC/DC产品中,比如测试与测量、医疗与成像、工业与工厂自动化等都是非常典型的应用场景。

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TPS62827是一款5.5V输入,4A输出的降压转换器,TPS62827产品有四大优势:其一是紧凑的输出电压准确性以及优秀的输出电压精度,采用DCS控制拓扑使精度控制在1% 输出的范围内,适合处理器与现场可编程门阵列(FPGA)供电;其二是微型的电路板尺寸,芯片尺寸只有1.5mm×1.5mm,外围的部件也较小,电路板的功率密度很高;其三是电流大小可选,除了4A的产品还有2A-3A pin to pin的产品可供选择,如需要小电流可用pin to pin与其置换;其四是可扩展性好,可实现设计灵活性,仅需3个外部部件就能设计电源,TI所有产品都支持WEBENCH®在线仿真和设计,简化设计应用。

在谈及TPS62827降压转换器的市场和应用时,Mark Gary指出,TPS62827不仅可应用在数据存储、楼宇自动化、便携式电子设备、通信设备等典型的应用内,任何需要小体积、低EMI和二级电源低于5.5V输入的地方都可以使用此产品。

GaN功率级,助力更高性能设计

依据摩尔定律,全世界电子产品的尺寸已大幅降低,系统密度得到改善。由于GaN技术的发展和推出易于使用的GaN功率级,这一趋势现在将发展到电源电子产品。与传统的100kHz硅设计相比,TI的GaN产品频率可达到1MHz,是传统频率的10倍,而整体体积减小至原来的1/6。德州仪器高压电源应用产品业务部氮化镓(GaN)功率器件产品线经理SteveTom在此次发布会上,为我们带来支持高达10kW应用的即用型600V氮化镓(GaN)场效应晶体管(FET)功率级产品组合——LMG341x GaN的精彩演讲。

德州仪器高压电源应用产品业务部氮化镓(GaN)功率器件产品线经理SteveTom

德州仪器高压电源应用产品业务部氮化镓(GaN)功率器件产品线经理SteveTom

与AC/DC电源、机器人、可再生能源、电网基础设施、电信和个人电子应用中的硅场效应晶体管(FET)相比,LMG341x系列使设计人员能够创建更小、更高效和更高性能的设计。

LMG341x GaN功率级的优势包括以下四个方面:一是GaN功率级功率密度是硅MOSFET的两倍,而功率损耗降低了80%,具有高达MHz级的切换频率,是实现更高功率密度和效率的理想选择。二是可用于各种功率等级的设备,充分集成的驱动器、FET和 50 mΩ、70 mΩ保护以及扩展产品组合为应用提供了单片解决方案,范围在低于100W至10kW;集成驱动器、FET及保护于一体,单芯片支持小于100W至10kW的方案。三是简化设计,AC-DC、隔离DC-DC以及逆变器拓扑设计的全面产品组合便于设计,并且上市速度更快。四是系统可靠性,通过2000万小时的可靠性测试,具有内置的智能性,实现过温、过流和欠压锁定保护。

尽管GaN在系统效率、尺寸和冷却方面具有优势,但其高开关速度和频率也呈现出越来越大的挑战。TI的GaN产品的保护和其他集成功能正在改变使用分立Si MOSFET了解高速开关转换器设计复杂性的传统智慧。这些产品不仅在我们调试新设计时保护器件免受永久性损坏,还通过防止长期工作时的栅极过应力来提高可靠性。SteveTom表示,GaN功率应用范围从几瓦到上千瓦,涵盖个人电子产品、电机发动机与机器人、电网基础设施等。在任何功率等级下,LMG341x系列的设备都采用尺寸更小、效率更高以及性能更优的设计,应用于各种应用中。

德州仪器LMG341x

德州仪器LMG341x

除此之外,LMG341x还具有最大的效率与功率密度,可用于包括服务器、电信和工业电源等空间受限的应用在内的应用中。

TI全新电源产品树立行业更小尺寸、更高功率新标准

“随着氮化镓开始在一些大功率、高功率密度需求的工业领域出现,相信未来TI的GaN产品将越来越广泛地应用到消费级市场,”Steve Tom同时表示:“TI将助力电源技术的创新与发展。最大限度地发挥TI的创新优势,不断推出更小尺寸,更高功率的电源产品,为行业树立新标准。”

标签: TI,电源,功率

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