设计、构架、用户：半导体成功关键 |
作者:王瑞兴
飞兆半导体公司技术及应用支持中心兼行销及市场推广部亚太区副总裁 王瑞兴
中国正在快速采用各种各样的电子产品，因此带来了对节约能源的庞大需求，而半导体供应商在这个发展过程中扮演了不可缺少的重要角色。通过与本地设计中心或研究院所建立密切的协作关系，可以真正了解用户的需求。芯片设计、系统拓扑与结构等方面的专有技术及坚实的用户伙伴关系这三大因素的结合，将成为半导体供应商能否在中国电子产业发展中起到重要作用的关键所在。
芯片设计
在中国，随着燃料供应逐渐减少及电子产品的快速采用，能够提供更高能效以及优化电池寿命的IC是关键。由于中国许多产品都出口到了那些必须满足“能源之星”、“蓝天使”、“1瓦倡议”及其他机构和政府规范的国家，IC的功率优化非常重要。即便是中国自身，诸如CCC规则等本土要求也促进了功率优化IC的采用。
这就需要半导体供应商将半导体制程、封装技术和系统知识结合在一起，解决这些问题。在AC/DC市场上，功率开关是达到这一目的的一种方式。通过将SenseFET、PWM控制功能集成在小封装内，这些功率开关能够节省空间，同时借助先进的间歇工作模式来保证低开关损耗，从而达到系统待机功耗低于1瓦。
在消费电子和白色家电应用中，设计人员越来越多地采用变频电机来提高效率。由于许多变频电机用在需要节省空间的应用中，将分立功能集成于一个模块是在终端应用中节省空间和实现高效率的一种方法。由于采用二极管和IGBT的非集成方式会增加发生故障的机会(进而影响可靠性)，更适当的做法是使用具有最优热阻的封装技术(mini-DIP)，集成高压IC(HVIC)、低压IC(LVIC)、IGBT以及快速恢复二极管。飞兆半导体的SPM产品已经实现了这个做法，能为洗衣机和空调等需要提高能效的应用提供高效的电机控制。
拓扑
拓扑或者构架的使用是改善能效的一种重要手段。SEPIC(Single-Ended Primary Inductor Converter)是一种拓扑，对于由电池供电的应用和汽车应用特别具有吸引力。SEPIC布局的用处在于：无论输入电压高于或者低于输出电压，都能够提供稳定的输出电压。鉴于此，SEPIC布局有时也用于带有功率因数校正的电源转换器。
功率因数校正电路正在电子工业中高速发展。现在，大多数销往欧洲额定75瓦以上的消费电子产品和家用电器均需要具备功率因数校正功能。大多数消费电子产品及家用电器都带有开关电源，并使用AC墙壁电源。在开关电源中，第一步是将交流电压转换成未稳压的直流电压。这通常是使用桥式结构的4个二极管和一个电容来实现。在这种系统中，只有当正弦输入电压高于电容器上未稳压的直流电压时，才从墙壁电源吸收电流。但这会造成短持续时间的电流脉冲问题。这些电流脉冲富含谐波，大大增加了对墙壁电源的均方根电流吸收。尤其在拥有许多计算机、显示器等办公大楼环境中，这种电流的增加会对装置的连线造成巨大负担(电源线上会有无用的高峰值电流流过，产生额外的损耗)。
功率因数校正就是对输入电流进行重新整形，使其具有正弦特征，从而对交流墙壁电源更显阻性特征。达到这一目的的最常用方法是在二极管桥和电容之间添加一个升压转换器。升压转换器除了调整输入电容两端的电压外，还利用电流反馈技术对输入电流重新整形。正弦电流波形仅代表一个单次谐波，因而降低了从墙壁电源吸收的均方根电流，从而减轻了办公室、家电连线以及电厂的负担。
伙伴关系
优化功率的一个关键因素是半导体供应商与用户之间必须建立紧密的伙伴关系。当今的设计要求对系统有全面的了解，并且了解何种IC和拓扑能够使整个系统具有更高的效率。用户可能是其应用方面的专家，但却不是所使用每一种产品的专家。同样地，以为半导体供应商比用户更加了解如何设计洗衣机也是不切实际的。
半导体供应商能够带给当今用户的是系统设计专门技术，这要求半导体供应商深入了解产品和使用这些产品的系统。要确定哪种产品最适合某项设计，牢固的产品知识基础是关键。对于某个系统的优势和限制的了解与深入的系统和应用方面的知识是密不可分的。如果某个半导体供应商同时拥有这些知识基础，便可为用户带来真正的资源优势。半导体供应商可以与用户合作来解决复杂的设计问题，并且通过使用设计工具和应用教材，能够简化产品的选择或推荐一种拓扑来改善设计，从而提高系统的整体性能。然而，只有通过半导体供应商和用户的合作，才能设计出满足用户期望的性能和价格要求的产品，同时能达到甚至超出业界所遵循的效率要求。 |
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