【導(dǎo)讀】物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代仍處于萌芽期，市場(chǎng)也在不斷洗牌；擁有出眾的電源管理技術(shù)無(wú)疑會(huì)是新應(yīng)用取得成功的一大關(guān)鍵。本文針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)話(huà)題采訪(fǎng)了五家行業(yè)領(lǐng)先半導(dǎo)體廠(chǎng)商，請(qǐng)他們談?wù)勎锫?lián)網(wǎng)時(shí)代電源管理技術(shù)會(huì)有哪些新動(dòng)向，以及這些新技術(shù)反映到終端應(yīng)用又會(huì)帶來(lái)哪些新的價(jià)值。
應(yīng)用不同，空間和效率需求也不同
在談到物聯(lián)網(wǎng)電源管理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)時(shí)，飛思卡爾模擬和傳感器產(chǎn)品高級(jí)市場(chǎng)經(jīng)理閆子波表示，飛思卡爾正在開(kāi)發(fā)的電源管理IC適用于從便攜式應(yīng)用到汽車(chē)應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)解決方案。
他認(rèn)為，電源管理IC技術(shù)趨勢(shì)根據(jù)不同的終端應(yīng)用而有所不同。可穿戴應(yīng)用關(guān)注更高的效率來(lái)使得電池待機(jī)時(shí)間更長(zhǎng)；由于空間限制，電源管理IC封裝尺寸必須越來(lái)越小。針對(duì)汽車(chē)應(yīng)用中 功耗較大的處理器，電源管理IC則要盡量提高效率來(lái)減少熱量產(chǎn)生，幫助散熱和提高可靠性。
隨著應(yīng)用處理器電源架構(gòu)變得越來(lái)越復(fù)雜，電源管理必須更加精細(xì)，才能優(yōu)化系統(tǒng)性能。
另一個(gè)趨勢(shì)是功能安全的要求變得更加重要，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)和系統(tǒng)的高度自主化致使人為監(jiān)督和參與會(huì)越來(lái)越少。
作為物聯(lián)網(wǎng)重要一環(huán)的汽車(chē)無(wú)人駕駛和娛樂(lè)系統(tǒng)，更會(huì)越來(lái)越多采用符合功能安全的芯片。“飛思卡爾的應(yīng)用處理器和電源管理IC都符合ISO標(biāo)準(zhǔn)。這一趨勢(shì)也同樣在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)中得到驗(yàn)證，比如電梯控制和機(jī)器人等。”閆子波表示。
安森美半導(dǎo)體應(yīng)用產(chǎn)品部AC-DC電源管理產(chǎn)品線(xiàn)總監(jiān)Tim Kaske則認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)的趨勢(shì)主要是為設(shè)備添加少量電源，這些設(shè)備過(guò)去可能沒(méi)有功率要求（圖1）。物聯(lián)網(wǎng)需要添加一個(gè)微處理器，而這是典型的低功率設(shè)備。其中一個(gè)很好的例子是咖啡壺或電飯煲。這類(lèi)產(chǎn)品過(guò)去只需要足夠顯示時(shí)鐘的功率，而現(xiàn)在它們有無(wú)線(xiàn)連接，當(dāng)咖啡煮好或飯煮熟時(shí)提醒消費(fèi)者。
圖1：安森美半導(dǎo)體應(yīng)用產(chǎn)品部AC-DC電源管理產(chǎn)品線(xiàn)總監(jiān)Tim Kaske
能量收集技術(shù)大行其道
凌力爾特公司電源產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)Tony Armstrong則指出：“由于支持物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的無(wú)線(xiàn)傳感器激增，對(duì)于針對(duì)無(wú)線(xiàn)低功率設(shè)備而定制的小型、緊湊和高效率電源轉(zhuǎn)換器的需求也增大了。物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域最新出現(xiàn)的一個(gè)細(xì)分市場(chǎng)是可穿戴電子產(chǎn)品，從能量收集角度來(lái)看，這個(gè)細(xì)分市場(chǎng)尤其令人感興趣。
“可穿戴技術(shù)不僅面向人類(lèi)，還有很多應(yīng)用是面向動(dòng)物的。無(wú)論應(yīng)用目的是什么，這類(lèi)設(shè)備大多數(shù)都需要一塊電池作為主電源。不過(guò)，對(duì)于面向人類(lèi)的應(yīng)用而言，似乎不久就會(huì)出現(xiàn)可利用太陽(yáng)能產(chǎn)生電力的面料。你可以把這種面料做成的衣服想象成‘供電’套裝！Dephotex公司就已經(jīng)開(kāi)發(fā)出使光伏材料足夠輕、足夠柔和可以適合穿戴的方法。這種材料本身會(huì)將光子轉(zhuǎn)換成電能，然后用這種電能給用戶(hù)穿戴的各種不同電子設(shè)備供電，或者用來(lái)給這些設(shè)備的主電池充電，甚至兩種功能兼而有之。”
Maxim Integrated現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用技術(shù)團(tuán)隊(duì)資深成員Damian Anzaldo談道，IoT電源管理的發(fā)展趨勢(shì)受IoT終端設(shè)備的影響。有些IoT應(yīng)用依賴(lài)于電池管理或能量收集；另一些應(yīng)用則由交流電網(wǎng)、直流總線(xiàn)供電或以太網(wǎng)供電。每種IoT設(shè)備的電源管理發(fā)展趨勢(shì)都與具體應(yīng)用相關(guān)。
圖2：Maxim Integrated現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用技術(shù)團(tuán)隊(duì)資深成員Damian Anzaldo
在電池供電應(yīng)用中，一項(xiàng)重要的電源管理趨勢(shì)是高精度測(cè)定電池電量，并且功耗極低，占據(jù)的電路板面積非常小。另一種趨勢(shì)是將電源管理功能進(jìn)行高密度模擬整合，實(shí)現(xiàn)IoT電源管理電路集成化（PMIC）。IoT PMIC優(yōu)化用于功耗敏感和空間受限的應(yīng)用。無(wú)線(xiàn)充電也將被用于眾多電池供電IoT設(shè)備，我們認(rèn)為能量收集是一種重要的電源管理趨勢(shì)。為了從太陽(yáng)能、射頻（RF）或熱電源收集能量，需要像MAX17710（圖3）這樣靜態(tài)電流僅1nA，同時(shí)可處理極不穩(wěn)定大動(dòng)態(tài)輸入功率（1uW~100mW）的方案。
圖3：能量收集將成為IoT設(shè)備的重要電池管理方案
Cypress公司指出：“我們的主要目標(biāo)是對(duì)于無(wú)線(xiàn)單元與物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)的集成電路電源管理（PMIC）。在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中，大量設(shè)備包括成千上萬(wàn)的傳感器都要連接上網(wǎng)。這些設(shè)備的電源是能否大范圍連接上的關(guān)鍵所在。目前的方案是采取系統(tǒng)內(nèi)部的電源來(lái)操作。一般來(lái)說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)需要更小的尺寸所以對(duì)電源的體積大小也有限制。這種情況下就帶來(lái)了電池壽命與更換的問(wèn)題。誰(shuí)能忍受更換成千上萬(wàn)的傳感器電池還要處理有毒的化學(xué)品？這個(gè)費(fèi)用和工作量都是難以承擔(dān)的。”
Cypress的能源管理PMIC這個(gè)解決方案是將周?chē)哪茉淳奂饋?lái)，比如光、震動(dòng)和熱量都能作為供應(yīng)系統(tǒng)的電源，而且能在較長(zhǎng)時(shí)間里都減少電池的用量。Cypress正拓寬其能源管理解決方案的應(yīng)用范圍。該公司希望在未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中拓寬此解決方案的使用量。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的幾個(gè)觀(guān)點(diǎn)
“物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新日益更多地由軟件來(lái)驅(qū)動(dòng)而不是硬件。由于在應(yīng)用處理器和電源管理IC在處理器初期已經(jīng)充分驗(yàn)證，采用應(yīng)用處理器和同一供應(yīng)商的電源管理IC，可以使開(kāi)發(fā)者無(wú)需驗(yàn)證硬件平臺(tái)而集中精力開(kāi)發(fā)軟件。”閆子波談道，“針對(duì)飛思卡爾SafeAssure計(jì)劃重要部分的功能安全，飛思卡爾將繼續(xù)提供應(yīng)用處理器和電源管理IC作為整套方案，以滿(mǎn)足部分功能安全的要求。”
“在功率范圍的低端是能量收集系統(tǒng)的毫微功率轉(zhuǎn)換需求，例如物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中常見(jiàn)的能量收集系統(tǒng)，這類(lèi)系統(tǒng)必須使用電源轉(zhuǎn)換IC 處理非常小的功率和電流。這類(lèi)功率和電流可能分別僅為數(shù)十微瓦和數(shù)十納安。”Tony則表示。
最新和現(xiàn)成有售的能量收集產(chǎn)品，例如振動(dòng)能量收集產(chǎn)品和室內(nèi)或可穿戴光伏電池產(chǎn)品，在典型工作條件下產(chǎn)生毫瓦量級(jí)的功率。盡管這個(gè)量級(jí)的功率可能看似用途有限，但是能量收集器件在數(shù)年內(nèi)持續(xù)運(yùn)行可能意味著，無(wú)論從所提供的能量還是從每能量單位的成本而言，能量收集技術(shù)與長(zhǎng)壽命主電池都大致相同。此外，采用能量收集技術(shù)的系統(tǒng)一般能夠在電量耗盡后再充電，這種事情由主電池供電的系統(tǒng)是做不到的。不過(guò)，大多數(shù)解決方案都會(huì)將環(huán)境能源用作主電源，并用一塊主電池作為補(bǔ)充，如果環(huán)境能源消失或中斷，就切換到由主電池供電。
當(dāng)然，能量收集電源提供的能量取決于該電源能夠運(yùn)行多長(zhǎng)時(shí)間。因此，比較能量收集電源的主要衡量指標(biāo)是功率密度，而不是能量密度。能量收集電源提供的可用功率一般較小、可變且不可預(yù)測(cè)，因此常常使用結(jié)合能量收集器和輔助電源的混合結(jié)構(gòu)。輔助電源可能是一塊可再充電電池，或一個(gè)存儲(chǔ)電容器（甚至可能是超級(jí)電容器）。能量收集器（由于其能量供應(yīng)無(wú)限且功率不足）是系統(tǒng)的能源。輔助電力儲(chǔ)存器（或者是一塊電池，或者是一個(gè)電容器）產(chǎn)生較大的功率輸出，但是存儲(chǔ)較少的能量，在需要時(shí)供電，否則定期從能量收集器接收電荷。因此，在沒(méi)有環(huán)境能源可供收集的時(shí)候，必須用輔助電力儲(chǔ)存器來(lái)給下游電子系統(tǒng)或無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）供電。
“在有些領(lǐng)域，我們看到IoT正在蓬勃發(fā)展。在工業(yè)控制領(lǐng)域和聯(lián)網(wǎng)家居領(lǐng)域，有許多產(chǎn)品可歸類(lèi)為IoT設(shè)備。工廠(chǎng)自動(dòng)化領(lǐng)域使用的工業(yè)可編程邏輯控制器（PLC）通過(guò)I/O-link、HART及傳統(tǒng)的4-20mA電流環(huán)路支持與遠(yuǎn)端測(cè)量和控制設(shè)備的云連接。SCADA工業(yè)控制系統(tǒng)是另一種形式的IoT，已經(jīng)被廣泛使用多年。”Damian則表示。
電源管理IC優(yōu)勢(shì)何在？
飛思卡爾非常關(guān)注產(chǎn)品的耐用、可靠的產(chǎn)品性能，這個(gè)理念貫穿于包括產(chǎn)品定義、測(cè)試過(guò)程和驗(yàn)證的整個(gè)流程，飛思卡爾的電源管理IC具有很好的可靠性；可以組合其微控制器和網(wǎng)絡(luò)處理器產(chǎn)品組成完整方案，進(jìn)行交叉銷(xiāo)售，幫助客戶(hù)設(shè)計(jì)所要求完美的嵌入式解決方案。飛思卡爾電源管理IC通過(guò)軟件配置輸出的上下電順序、電流輸出能力和電壓值。同時(shí)，其電源管理IC具有一流的輕負(fù)載效率，優(yōu)化系統(tǒng)功耗。
“凌力爾特的電源轉(zhuǎn)換IC提供必要的功能和性能，使這種功率值較低的能量收集系統(tǒng)能夠用于物聯(lián)網(wǎng)。”Tony說(shuō)。
LTC3331是一款完整的能量收集調(diào)節(jié)解決方案。LTC3331的能量收集電源由一個(gè)接受AC或DC輸入的全波橋式整流器和一個(gè)高效率同步降壓型轉(zhuǎn)換器組成，從壓電（AC）、太陽(yáng)（DC）或磁性（AC）能源收集能量。當(dāng)可收集能量可用時(shí)，它提供高達(dá)50mA的連續(xù)輸出電流，以延長(zhǎng)電池壽命。當(dāng)用收集的能量向負(fù)載提供穩(wěn)定的功率時(shí)，該器件無(wú)需電池提供電源電流，當(dāng)在無(wú)負(fù)載情況下由電池供電時(shí)，工作電流僅為950nA。
另一個(gè)例子是LTC3388-1/LTC3388-3。該器件是一款20V輸入同步降壓型轉(zhuǎn)換器，可提供高達(dá)50mA的連續(xù)輸出電流，采用3mm×3mm（或MSOP10-E）封裝。LTC3388-1/LTC3388-3在2.7V至20V的輸入電壓范圍內(nèi)工作，因此非常適合多種能量收集和電池供電物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，包括“保持有效”傳感器和工業(yè)控制電源。LTC3388-1/LTC3388-3采用同步遲滯整流，以在很寬的負(fù)載電流范圍內(nèi)優(yōu)化效率。該器件在15μA至50mA負(fù)載時(shí)能夠提供超過(guò)90%的效率，僅需要400nA靜態(tài)電流，從而能夠延長(zhǎng)用作輔助電源的電池的壽命。
在移動(dòng)領(lǐng)域，對(duì)于智能手機(jī)等設(shè)備，Maxim憑借擁有專(zhuān)利的ModelGauge技術(shù)，成為PMIC和電池流量計(jì)領(lǐng)域的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者。“我們正在將移動(dòng)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)擴(kuò)展至IoT可穿戴設(shè)備市場(chǎng)，這點(diǎn)體現(xiàn)在MAX14676，這是一款適用于IoT可穿戴應(yīng)用的充電管理方案，例如健身手表。該器件的工作電流極低，集成了多片DC-DC穩(wěn)壓器、電池充電器，以及嵌入式ModelGauge電池電量計(jì)。MAX14676采用小尺寸42焊球WLP封裝，只有3.497mm×3.118mm大小。這種帶有嵌入式知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）的高度模擬集成對(duì)于尋求最小電源方案的客戶(hù)非常有價(jià)值，使方案的功耗達(dá)到最低，以延長(zhǎng)產(chǎn)品的工作時(shí)間。”Damian說(shuō)。
在工業(yè)領(lǐng)域，Maxim在POL電源調(diào)節(jié)器和高壓降壓轉(zhuǎn)換器領(lǐng)域具有強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。許多工業(yè)應(yīng)用需要高電壓降壓轉(zhuǎn)換器，以較小的方案尺寸提供高效率。Maxim的喜馬拉雅系列60V降壓轉(zhuǎn)換器，如MAX17552，是第一款帶有內(nèi)部補(bǔ)償和同步整流的高壓降壓型電源方案。MAX17552的優(yōu)勢(shì)在于輸入電壓安全裕量，無(wú)需分立式肖特基二極管，具有較高的效率，無(wú)需外部補(bǔ)償元件。相對(duì)于最接近的競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品，該器件的效率提高8%，方案尺寸減小50%，外部元件數(shù)量減少75%。對(duì)于緊湊型及功耗敏感的工業(yè)IoT應(yīng)用，例如微型PLC和4-20mA環(huán)路傳感器，MAX17552提供了最優(yōu)化解決方案。
對(duì)于通信領(lǐng)域的電源產(chǎn)品，Maxim的POE電源控制器方案占有極為重要的位置，滿(mǎn)足POE+和即將施行的IEEE P802.3bt標(biāo)準(zhǔn)。利用有線(xiàn)LAN基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)供電和通信能力，使得POE成為IoT世界的一項(xiàng)重要技術(shù)支撐。Maxim最新發(fā)布的參考設(shè)計(jì)為POE供電的LED燈，該參考設(shè)計(jì)可通過(guò)Android或iOS智能手機(jī)應(yīng)用進(jìn)行控制。參考設(shè)計(jì)演示POE在住宅和商業(yè)照明應(yīng)用領(lǐng)域的IoT能力。參考設(shè)計(jì)展示MAX5969A受電設(shè)備控制器、MAX15062降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器，以及MAX16832A高亮度LED驅(qū)動(dòng)器。
“過(guò)去幾年安森美半導(dǎo)體一直專(zhuān)注于提升輕載和空載的能效。例如，過(guò)去為達(dá)到美國(guó)能源之星標(biāo)準(zhǔn)或歐洲行為準(zhǔn)則認(rèn)證，某些產(chǎn)品的空載待機(jī)能耗必須小于0.5瓦。這些標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證水平現(xiàn)已提高至小于0.1瓦，但安森美半導(dǎo)體的方案可低至0.01瓦。為解決這一挑戰(zhàn)，安森美半導(dǎo)體已開(kāi)發(fā)新的晶圓工藝技術(shù)及創(chuàng)新的電路以降低功耗。這技術(shù)能力讓我們令產(chǎn)品在低功率應(yīng)用中更具高能效。從技術(shù)角度來(lái)看，我們的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是直接連接至高壓電源的能力。安森美半導(dǎo)體在高壓處理能力方面已是先鋒，提供多個(gè)器件和電路優(yōu)化用于感測(cè)輸入電壓同時(shí)將功耗降至最低。我們現(xiàn)在提供完整的解決方案，不僅在滿(mǎn)載時(shí)提供高能效電源，而且在低輸入電壓和輕載時(shí)智能地優(yōu)化功耗。”Tim表示。
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用電源設(shè)計(jì)的迫切需求
“物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用電源設(shè)計(jì)面臨著很多挑戰(zhàn)，比如面積限制、高于90%的轉(zhuǎn)換效率、低功耗模式下的低漏電流和低靜態(tài)電流、散熱管理和設(shè)計(jì)的復(fù)雜性等等。”閆子波說(shuō)，“最終的軟件編碼也會(huì)影響功耗的大小，因此在軟件完成之前在硬件優(yōu)化的電源性能不一定是最優(yōu)的設(shè)計(jì)。”
“在功率范圍的‘低’端，WSN、傳感器和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中的毫微功率轉(zhuǎn)換變得越來(lái)越常見(jiàn)，因此需要能夠用非常小的功率和電流工作的電源轉(zhuǎn)換IC。這些功率和電流常常分別為數(shù)十微瓦和數(shù)十納安。但是，工作在不到1μA電流的可用電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)品（包括電池充電器）卻極其有限。”Tony補(bǔ)充說(shuō)。
Damian表示：“IoT可穿戴設(shè)備等移動(dòng)應(yīng)用對(duì)功耗非常敏感，并且空間極為狹小。減小方案尺寸、降低物料清單（BOM）成本對(duì)于我們的客戶(hù)非常重要。我們的電源設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)在于實(shí)現(xiàn)極高模擬整合水平的同時(shí)，將分立式無(wú)源元件的數(shù)量降至最少。另一項(xiàng)挑戰(zhàn)是優(yōu)化電源電路結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)最佳的電源效率。”
他認(rèn)為，IoT設(shè)備的最大挑戰(zhàn)之一是電池壽命，其中許多設(shè)備的靜態(tài)電流非常低，以最大程度地延長(zhǎng)充電間隔。在有些情況下，因?yàn)镮oT設(shè)備“始終打開(kāi)”，要求靜態(tài)電流極低。對(duì)于其它應(yīng)用，由于設(shè)備大部分時(shí)間處于休眠模式，所以靜態(tài)功耗非常重要。這些靜態(tài)電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的智能手機(jī)，使得當(dāng)今許多電源管理方案不太適合。
IoT領(lǐng)域的重要部分是與數(shù)據(jù)中心的云連接。IoT和大數(shù)據(jù)分析將明顯增大數(shù)據(jù)中心的能源需求。這意味著數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的電源方案必須解決高負(fù)載電流時(shí)的高功率密度。隨著數(shù)字處理器的工藝構(gòu)造達(dá)到28nm、速度提高至1GHz以上，直流電源轉(zhuǎn)換器必須支持低壓核電壓的較高負(fù)載電流，并提供卓越的瞬態(tài)響應(yīng)。此類(lèi)應(yīng)用中的負(fù)載電流可達(dá)到150A@1.0V核心電源軌，瞬態(tài)達(dá)到30A/us。結(jié)合負(fù)載要求，數(shù)據(jù)中心電源管理方案必須提供最高效率，效率達(dá)到95%，以降低散熱和節(jié)省能源成本。對(duì)于為下一代數(shù)據(jù)中心服務(wù)器應(yīng)用開(kāi)發(fā)POL電源方案的IC設(shè)計(jì)者，面臨多項(xiàng)挑戰(zhàn)。
車(chē)聯(lián)網(wǎng)的涌現(xiàn)使得汽車(chē)成為另一個(gè)重要的IoT市場(chǎng)。車(chē)聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的強(qiáng)大市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)在于對(duì)信息娛樂(lè)系統(tǒng)、駕駛者安全和無(wú)線(xiàn)云連接的旺盛需求。汽車(chē)IoT市場(chǎng)帶來(lái)了獨(dú)特的電源設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。無(wú)線(xiàn)音響單元中的半導(dǎo)體部件成指數(shù)增長(zhǎng)，其中包括了汽車(chē)中不同的電子子系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)要求電源管理IC必須能夠應(yīng)對(duì)嚴(yán)苛的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，例如負(fù)載沖擊瞬態(tài)（高達(dá)42V）、冷啟動(dòng)條件下工作（低至5V）、電磁干擾（AM波段）、寬工作溫度（高達(dá)+105°C）、超低待機(jī)電流，以及優(yōu)異的電源轉(zhuǎn)換效率。為克服艱難的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，模擬電源公司需要采用正確的技術(shù)組合、IC工藝，以及具有產(chǎn)品定義經(jīng)驗(yàn)的IC設(shè)計(jì)天才。
Tim則認(rèn)為：“物聯(lián)網(wǎng)電源設(shè)計(jì)的最大挑戰(zhàn)是參與并支持可能對(duì)電源管理不熟悉的不同設(shè)計(jì)群組。雖然電源方案看似簡(jiǎn)單，但它的確需要模擬電源設(shè)計(jì)的專(zhuān)知以完成強(qiáng)固的方案，同時(shí)也以高性?xún)r(jià)比的方式符合終端產(chǎn)品的需求。為此安森美半導(dǎo)體提供在線(xiàn)工具，如GreenPoint，客戶(hù)可在構(gòu)建一個(gè)硬件的實(shí)施前建立并仿真他們的設(shè)計(jì)。”
應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)需求量身打造最新電源管理
“新的產(chǎn)品會(huì)采用更小的封裝、更高效的架構(gòu)和實(shí)施措施。代碼編寫(xiě)完成并就位后，可以靈活地配置軟件代碼來(lái)優(yōu)化電源。”閆子波說(shuō)，“在2015年6月下旬舉行的美國(guó)飛思卡爾技術(shù)論壇上，我們將推出PF3000電源管理IC，來(lái)配合超低功耗的Cortex A7內(nèi)核處理器產(chǎn)品系列（圖4）。它還能給新一代i.MX系列應(yīng)用處理器供電。”
圖4：飛思卡爾PF3000電源管理IC
此外，PF3000電源管理IC非常適合Cortex A9內(nèi)核產(chǎn)品系列，特別是i.MX 6系列成員，包括i.MX 6Solo、i.MX 6SoloLite和i.MX 6SoloX。
飛思卡爾不斷創(chuàng)新推出進(jìn)一步小型化的產(chǎn)品，以支持物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新。飛思卡爾將繼續(xù)認(rèn)證符合功能安全I(xiàn)SO標(biāo)準(zhǔn)的新產(chǎn)品。該公司下一步設(shè)計(jì)將繼續(xù)增強(qiáng)集成度，實(shí)現(xiàn)更低功耗、更低的靜態(tài)電流和多相輸出能力。
“為了幫助設(shè)計(jì)師應(yīng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要較低功率轉(zhuǎn)換的挑戰(zhàn)，凌力爾特公司一直在開(kāi)發(fā)具備必要性能特點(diǎn)以滿(mǎn)足這類(lèi)應(yīng)用需求的電源轉(zhuǎn)換和管理IC。這些IC的一些特色和功能包括：低備用靜態(tài)電流——一般低于6μA，可低至450nA；低啟動(dòng)電壓——低至20mA；高輸入電壓能力——高達(dá)34V連續(xù)和40V瞬態(tài)；能夠接受AC輸入；多路輸出能力和自主的系統(tǒng)電源管理；面向太陽(yáng)能輸入的最大功率點(diǎn)控制（MPPC）；解決方案占板面積緊湊，所需外部器件最少。”Tony說(shuō)。
“對(duì)于IoT電源領(lǐng)域，Maxim具有獨(dú)特的綜合優(yōu)勢(shì)：豐富的產(chǎn)品、IP算法、封裝技術(shù)、制造工藝及終端設(shè)備知識(shí)，以及卓越的設(shè)計(jì)、產(chǎn)品定義和應(yīng)用工程天才。得益于以上因素，Maxim能夠整合各種技術(shù)優(yōu)勢(shì)，解決IoT領(lǐng)域面臨的各種電源設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。”Damian指出，“以移動(dòng)IoT領(lǐng)域?yàn)槔覀兡軌蛘隙喾N不同的電源和電池管理功能，例如多個(gè)開(kāi)關(guān)模式POL電源、多個(gè)線(xiàn)性調(diào)節(jié)器、電池充電、電池電量計(jì)以及USB-AC適配器智能電源開(kāi)關(guān)。此外，我們能夠集成耳麥音頻放大器、揚(yáng)聲器音頻放大器、混合信號(hào)ADC/DAC通道、GPIO和實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能。這是Maxim整合多種學(xué)科來(lái)集中解決客戶(hù)奇特需求的一個(gè)例子，例如方案尺寸和BOM成本。”
為延長(zhǎng)IoT設(shè)備中的電池壽命，MAX14676優(yōu)化用于在極低工作電流下提供高效率。器件集成ModelGauge算法，能夠?yàn)楫?dāng)前可用的任何方案提供最高精度的電量計(jì)量，有效延長(zhǎng)電池壽命。高準(zhǔn)確度使其能夠在較深放電水平下可靠工作。
MAX16993為汽車(chē)PMIC，解決了無(wú)線(xiàn)音響單元設(shè)計(jì)問(wèn)題。MAX16993的效率超過(guò)90%，集成了解決負(fù)載沖擊、冷啟動(dòng)、EMI、溫度范圍及待機(jī)電流所需的全部功能。這是Maxim充分利用IC工藝、設(shè)計(jì)天才和產(chǎn)品定義知識(shí)來(lái)解決IoT挑戰(zhàn)的例子。
“我們正借助專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)PMIC的專(zhuān)業(yè)技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)復(fù)雜的電路，以此滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求。能源管理系統(tǒng)就是其中一個(gè)解決方案。”Cypress公司談道。
Cypress面向能量收集的電源管理IC有兩款：用于光/振動(dòng)能量采集的超低功耗降壓電源管理IC——MB39C811，和用于光電/熱電能量采集的超低輸入升壓電源管理IC的MB39C831（圖5）。
圖5：MB39C811/831能量收集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
MB39C811包括低功耗的全波橋式整流器，以及比較器方式的高效率降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器。它為高輸出阻抗的能量源（如壓電換能器）提供能量采集解決方案。
MB39C811能夠選擇8個(gè)預(yù)置的輸出電壓，并能提供高達(dá)100mA的輸出電流。
MB39C831則是一個(gè)高效率同步整流升壓直流/直流轉(zhuǎn)換器IC，它能夠有效地將從光電器件（包括單串或多串）或從熱電器件（TEG）獲取的能量提供給鋰離子電池。
它具有調(diào)整DC-DC轉(zhuǎn)換器輸出，使光電器件能夠工作在最大功率點(diǎn)的功能（MPPT：最大功率點(diǎn)跟蹤），并具有安全地給鋰離子電池充電的保護(hù)功能。它可以從0.35V的低輸入電壓起動(dòng)，適用于使用單串光電器件作為輸入的應(yīng)用。
“我們計(jì)劃推出第二代電源管理PMIC，它會(huì)顯著減少電源損耗量與操作中的電壓。這樣才能讓小傳感器模塊與小太陽(yáng)能電池相結(jié)合。”Cypress公司補(bǔ)充說(shuō)。
“安森美半導(dǎo)體正為低功率應(yīng)用創(chuàng)建更多的參考設(shè)計(jì)和支持工具。我們的在線(xiàn)設(shè)計(jì)工具每月完成2,000多個(gè)設(shè)計(jì)。這令設(shè)計(jì)工程師有經(jīng)證實(shí)的方案作為起點(diǎn)，利用可用設(shè)計(jì)以確保他們不會(huì)延遲生產(chǎn)其核心終端產(chǎn)品。系統(tǒng)級(jí)方案可在實(shí)施硬件前被修改和優(yōu)化。安森美半導(dǎo)體還有強(qiáng)大的現(xiàn)場(chǎng)支援工程團(tuán)隊(duì)、在線(xiàn)技術(shù)幫助和區(qū)域技術(shù)專(zhuān)家在客戶(hù)的設(shè)計(jì)流程中幫助他們。從我們客戶(hù)的反饋，已證實(shí)安森美半導(dǎo)體的仿真和設(shè)計(jì)流程已為他們節(jié)省了數(shù)周至數(shù)月的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。
“安森美半導(dǎo)體將推出更多低功率產(chǎn)品如NCP1060、NCP1070，將脈寬調(diào)制（PWM）控制器和MOSFET集成到單個(gè)封裝中。我們的集成轉(zhuǎn)換器減少了元器件總數(shù)量，且更易于實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。這類(lèi)典型的電源產(chǎn)品可減少一半的總元件數(shù)，并減少1/4的產(chǎn)品尺寸/重量。安森美半導(dǎo)體還提供初級(jí)端穩(wěn)壓產(chǎn)品如NCP1360，更進(jìn)一步減少元器件，應(yīng)對(duì)空間受限的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的要求。它無(wú)需光耦這種典型的在系統(tǒng)中MTBF（平均故障間隔時(shí)間）最低的元件，從而成為更強(qiáng)固的電源。安森美半導(dǎo)體正定期增加數(shù)字含量嵌入到我們的模擬控制器和轉(zhuǎn)換器，以令產(chǎn)品更通用，從而更適合快速演變的市場(chǎng)如物聯(lián)網(wǎng)。數(shù)字部分的可編程性使我們能快速提供新的產(chǎn)品配置，因應(yīng)將來(lái)電源需求的變化。”Tim最后表示。
