电源管理IC三大趋势的深度解析

    据市调机构iSuppli预计，2016年电源管理IC市场预计将达到387亿美元，消费电子、网络通信、移动互联领域都是主要的应用市场，汽车电子、新能源领域也逐渐发力。在应用驱动和技术进步的作用下，对电源IC的技术要求也不断走高。而且随着应用的不断创新，电源IC的市场也呈现出需求多样化，应用细分化，更多高性能电源IC的市场需求也不断深化以及扩展化，更好地为满足系统创新，性能提升而服务。

    一方面，伴随着半导体工艺技术的不断升级，PCB板上的芯片和元器件功能更高、运行速度更快、体积更小，驱使电源管理IC提供更低更精准的核电电压以及更大的供电电流、更严格的电压反馈精度、以及更高的效率性能。另一方面，电源管理IC应用领域不断扩张和深入，实现更优异的控制功能、更智能的控制环路，更快速的动态响应特性，更简化的外围布局设计等都“不可或缺”。　　

    Altera电源业务部市场总监Mark Davidson表示，为了帮助客户解决这些挑战和简化设计，数字化、模块化、智能化电源IC等已是必然之势。

    数字电源激发活力

    各大电源管理IC厂商为应对这一市场走势，都在抓紧排兵布阵，而数字电源成为他们不遗余力的“招数”。

    据调研机构IHS公司旗下IMS Research的报告，预计2017年全球数字电源市场营业收入将增至124亿美元，数字电源IC市场将达到26亿美元。数字电源市场以服务器和通信设备应用为主导，同时拓展至其他更多应用领域，或如星火燎原之势。

    POL转换器一般为低电压，大电流数字负载提供电压。保持电压在1V左右的精确调节，同时利用纯模拟控制技术来满足近200A/ns的负载瞬态要求变得越来越困难。有些数字控制器能够提供在同类模拟IC中难以实现的功能例如非线性控制。事实上，几乎所有的POL数字控制器都包含了一些不同的旨在改善瞬态响应的控制技术。这些专用控制算法构成了传统模拟电源公司进入数字电源开发的门槛。电源如果在内部采用数字内核实现控制环路，可以满足极为严苛的瞬态要求，实现极低的纹波电压，以及在输出电压范围内实现极高的精确稳压。同时可以支持 PMbus通信接口，可以实现远程精确的电流，电压和温度监控。

    数字电源为电源设计领域注入了新的活力，同时也对电源管理IC厂商提出了更高的要求。据了解，一方面，电源管理IC厂商不仅要提供一系列的整合设计方案，而非单一元件，提供高中低端全系列产品；其次，他们也需要全套数字电源开发工具，包括硬件和图形介面（GUI）；最后，获得相关周边元件如Power Train，才能创建完整解决方案。另一方面，数字电源IC厂商如果再“单打独斗”的话，显然已“力有不逮”。Altera的Enpirion电源产品中国区高级业务经理张伟超提到，主芯片厂家诸如FPGA/ASSP/ASIC的技术日新月异，在性能不断提升的同时对电源的要求也异常的严苛，而电源管理 IC厂商不能再和以往一样孤军作战，而是必须要和数字组芯片厂家协同作战。　

    模块化走势彰显

    受SoC化设计趋势的影响，近年来电源管理IC技术表现出越来越强的模块化趋势。一方面，设备正变得越来越复杂，更多功能特性、更快更复杂处理器需要更先进的电源管理解决方案，电源管理技术要在更小的硅芯片上集成更多功能同时以更高的设计灵活性实现更强的系统用电性能，这正在改变传统的电源设计方法。另一方面，模块化的电源管理IC可有效降低系统设计的复杂性，节约电路板空间，提高系统的长期可靠性，同时也能有效降低系统成本，带来的好处是显而易见的。

    因而，市场上的模块化电源管理IC开始不断浮出水面。Altera日前就在其Enpirion电源解决方案中新增了一款30amp PowerSoC DC-DC降压转换器EM1130。

    此外，电源管理IC的模块化趋势还体现在与板上其他芯片的 “集成化”上，市场上电源管理IC与主控芯片之间通信及监控等功能的集成化也在日益增多。张伟超提到，未来，Altera将会利用Enpirion公司在电源方面的技术，将某些电源模块集成进FPGA内部，使得系统电路板电路更加简洁，功耗和成本都得到优化处理，并更加简化FPGA系统的开发。

    智能化提升智能性

    而电源管理IC的智能化亦是大势使然，或才能主动“配合”平台主芯片的功能不断升级的需求。张伟超介绍说，随着系统功能越来越复杂，对能耗的要求越来越高，客户对电源运行状态的感知与控制的要求越来越高，电源设计人员不再满足于实时监控电流、电压、温度，还提出了诊断电源供应情况、灵活设定每个输出电压参数的要求。此外，电源管理IC必须和电路板上所需要供电的设备进行有效地连接，因系统要求电源子系统和主系统之间更加实时的合作与配合，甚至要支持通过云端进行的监控去管理，智能化的管理和调控已成必须。<