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飞兆:半导体绿色电源解决方案

2013-11-04 10:45
九一隐士
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  作者:陈立烽

  首先要向大家介绍一下飞兆半导体,大家熟知仙童半导体,成立于1957年,当时有八个创始人一起成立的,推出了业界很多新的产品,历史非常悠久,现在很多知名的半导体公司都是跟飞兆半导体有一定的关系,可能后来出来创办了一些新的公司,总部在美国西海岸,飞兆半导体现在有很多具体的新功能发布会和CEO在硅谷,全球大概有9千名左右的员工,销售额在14亿美金。飞兆半导体一直在国内有很多办事处,在上海、北京、深圳有三个主要的办事处,在一些小的二级城市,省会城市,或者是武汉这样的,飞兆半导体会有比较小的点,可能有两三位同事,在整个中国大概有47个这样的办事处。

  飞兆半导体提供了整个电源系统方案。对于半导体而言,飞兆半导体希望系统更加可靠,可靠的系统对资源是节省,如果系统不可靠要进行修补的话对全球的资源就是一个浪费,对于半导体和控制系统而言,就要从保护功能上,从系统可靠性上做一些优化。各个国家和全球对能源提出的相应的要求,美国的能源之星,国内现在也推了能效标志,今年十月一日开始空调和家电类的产品有一些新的能效标志会出来。如果对于设计系统来讲从哪些方面会面临挑战,或者是哪些方面有价值去发掘。第一个就是减少待机功耗,每个人多会使用手机,现在的LED系统只是一个开关的其他,现在LED也会做遥控式的,它的电源系统和照明系统都是在长期的待机状态,这个待机是24小时,如果把这个效率提高的话会带来能量的节省是非常可观的。平均效率,对于一个手机而言在玩游戏或上网的时候,简单通话的时候功率不一样,飞兆半导体不仅仅是提高峰值的效率,飞兆半导体会整体提高系统的效率。以充电器为例,尺寸的缩小是对资源的节省,也是空间的节省,现在像一些手机充电器会做得越来越小,包括苹果的电脑,现在手机充电的系统从2.5到5,现在是10瓦的工艺等级,体系会做得非常完整,这也是一个保障。对于半导体而言,对于这样的挑战有什么技术和解决方式,空载损耗方面,左下角是一个比较简单的充电器,或者是电路,这个电路有很多部分,往往就是有很多功能,就算没有输出,负载是相当于没有的,这些电路在运行的时候还是有一些损失,飞兆半导体把它做一些划分,主要是控制回路的时候,开关还是偶尔会做一些动作,另外就是恢复的路径,怎么把这些损耗减少,就可以总体降低整个待机功率。传统的是控制芯片,任何的电源芯片总有一个启动电路,在这种情况下可能EDD电压会大大的降低,是15伏,可能需要通过AC的电阻做一个启动,如果在正常工作中它的损耗就是长期存在的,飞兆半导体会提出类似于高压启动的方案,这种方案就相当于可以直接把电压通过一些接口联到里面,电阻就断了,有时候不需要电阻,这方面的损耗就省下来了,这是减少待机功耗的方式。减少IC的工作电流就根据系统的情况判断,是正常的充电模式还是只是插着而已,做恒压充电,真正的手机电池都没有插着的情况下,对于不同的情况下就可以把芯片电路的某一些电路关掉,就可以整个系统的效率得到很好的提高,间歇工作模式,这种模式广泛用于各种电源,不是长时间的复合工作,而是提供间歇性的电源。关于尺寸的问题,这是第二个挑战,飞兆半导体要把尺寸减小,可以从资源上,元器件上就可以做到节省,另外是对用户而言的体验非常好,又轻又小。关于尺寸,对于一个电源系统而言, LED本身的最大问题是散热问题,如何减小电能的损失,或者是把电解电容去掉,最终用一些陶瓷电容取代,低容量的取代方式。现在和以前传统的电源大概一张会到几十个,现在可以提高到130,甚至更高200。飞兆半导体就要分段去看这个效率,一个是减小损耗,第二个是平均效率,飞兆半导体可以做一些相对来讲的切换,高频低控的切换,频率的变化直接影响到开关损耗,频率高的时候开关损耗呈比例的增长,特别在是在高压输入的情况下把频率降低损耗就会有所提高,在高压输入的情况下飞兆半导体就要看电源工作,电源工作可以分为断续电流模式和连续电流模式,在不同的情况下所占的比值和比例不一样,在这种情况下做相应的优化,在低压的时候就采取连续电流模式。飞兆半导体可以用mos管代替二极管方式,这个复杂一点,但是整体的系统效率可以做显着的提高,mos管的工艺发展非常快,导通电阻可以做得非常小,30伏的,可以做到一个毫安以下,总体的导通可以忽略,对于二极管现在基本上是0.35左右的,这是需要的,在负载相对比较重的情况下效率可以做一些比较。封装技术是非常重要的技术去减少整个芯片的尺寸或者是散热综合考虑,总体的系统就可以做得更小一点。飞兆半导体要把东西用得越少越好,通过高品尽量减小甚至取消掉电杆和变压器的情况,或者把外围的电路做得越来越小,有些功能通过内部集成了,就不需要外部的器件。现在这些芯片的推出和保护功能都是非常突出的,过压过流的保护,有一些异常的保护,甚至还有对电路中某一个元器件损害的保护,不管对安全性和可靠性和系统本身来讲都是非常大的保障。在LED里面普遍采用的原边反馈的技术,直接在这里通过计算的方式来做控制,对于LED而言,可能跟飞兆半导体以前的充电池特性非常一样,这两方面的技术对于飞兆半导体而言也做了结合和提高。笔者这里顺便提一下关于充电器的方案,主要是基于几点考虑,如何把系统的效率做得更。现在有3021产品,大家在用苹果的话里面充电的很多方案是3021产品,飞兆半导体的型号可能会变一些。第一个产品就是待机功耗,小于10MW,业界是小于30,如果今天涉及到这样的议题,在光电子显示方面的,笔者有了解到现在TV也是在提零功耗的概念,就是小于10MW,真正的零是达不到的,只能变成无限接近于零,小于十个毫瓦是什么概念呢,用功率表是无法测出来,只能是通过比较长时间的积分去做 ,对于充电器而言插在那里,基本上每天的功耗非常小,电视机也是一样的情况,现在很多人喜欢用遥控器去开,实际上对整个系统是在做一些运算的,还是会有一定的功耗,这跟家电有关系,飞兆半导体有这样的技术,3021产品已经问世两三年了,501、502下一代的产品作为替补产品会出来。这是一块演示版,电路相对比较复杂,这是跟苹果的有一些要求是有关系的,电压的跌落是要非常小,现在传统的原边反馈技术还达不到这样的要求,飞兆半导体才加了附边的电压阀,这个是90到264下面的电机功耗,小于十毫瓦,大家可以通过访问飞兆半导体的网站和视频可以看到,这个功耗是非常非常低的。这个是平均效益,飞兆半导体会要把这个平均效率提高,整个效率大概在80%左右,这对于一个十瓦、五瓦的系统而言是比较重要的。

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