2019年电源发展的三大趋势：减小EMI，提高密度和集成隔离

电子月

作者：德州仪器Kilby实验室电源管理总监Jeff Morroni

毫无疑问，电源在调节、传输和功耗等各个方面都成为日益重要的话题。人们期望产品功能日趋多样、性能更强大、更智能、外观更加酷炫，业界看到了关注电源相关问题的重要意义。展望2019年，三大广泛的问题最受关注，即：密度、EMI和隔离（信号和电源）。

实现更高的密度：将更多电源管理放入更小的空间

由于IC光刻工艺和每个功能运行功率的大幅缩减，使得芯片上可集成更多功能和栅极，对成品的总体功率需求迅速增长，如图1所示。一些处理器现在可以消耗几百安培电流，并且可以在不到一微秒的时间内从低电流状态上升到完全激活状态。通过降低损耗和提高热性能实现“在硬币大小的面积上达到千瓦级功率”的密度目标并非一句玩笑话。

图1：从1992年到2010年的产品热密度发展趋势。

问题不仅在于管理功率和因此产生的功耗。由于存在基本的I2R损耗，即使在电源负载路径中明显“可忽略”的电阻也成为了有效功率输送的主要障碍：在200 A时，仅1mΩ的引线/走线电阻可导致出现0.2 V IR压降和40 W损耗。此外，因为可以靠近负载放置，使用较小的转换器也存在两难问题，，这一方面有利于减少走线损耗和噪声拾取，但也成为负载附近的一个发热源，导致温度升高。

与功率密度相关的趋势：单颗“魔弹”可能无法解决密度难题。解决方案将包括跨学科改进，将导致：

• 更高频率的开关；
• 将电源管理功能（或其电感）移到处理器散热器下方；
• 更高的轨电压，如48 V，以最小化IC压降；
• 新封装类型；
• 将无源元件集成到芯片上或封装中。
  

减小EMI：发射导致出现性能不确定和拒绝调节