IIC电源论坛：电子产品多样化趋势下的电源新需求

图1 系统的总体框图 w3aednc

泰克科技（Tektronix）行业开发经理陈鑫磊表示，移动终端很多采用电源管理芯片设计。电源管理芯片的测试是先测量输出和输入，然后相除得到效率。传统的做法是，输入端接直流电源，输出端接负载，并且分别要对电压和电流做测试。相对于这种方案，泰克的源表（SMU）方案提供更高的精度和测量效率，能够给出更为准确的结果。它集成了高精度的直流电源、电压表和电流表，以及负载功能。通常，电源是工作一三象限的电源，而源表则是工作在四个象限。这意味着它可以拉电流，即当作负载使用。源表有单通道和双通道之分。双通道的源表就可以对DC-DC电源做所有的参数测试。同时它提供算法，这样就可以用一台仪器解决DC-DC转换器的所有电参数。同时，其精度在5位半以上，非常的高。此外，它既可以做恒压源也可以做恒流源，而一般的直流电源只是恒压源。 AC-DC电源则可以采用功率计+示波器的方式测量。泰克在示波器方面提供了丰富的电压探头和电流探头给用户选择。新的电压探头不用太多考虑与示波器的连接设置——只要连接上即可对探头进行自动设置。

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浮地测量需要避免噪声，这在使用示波器测试时，为了获得更为准确的结果，最好是用差分的方式而不是电源线的方式（提高共模抑制比）。AC-DC电源功率器件损耗等参数的测量可以用电压和电流探头进行测试。但是如果电压探头和电流探头之间有较大延迟，那么测量误差就会较大。误差校准可以用外置的治具来实现，但是这会产生更多投资。泰克示波器提供内置的静态探头校准（补偿），能够节省成本。 移动设备需要更高集成度的电源管理IC 虽然发生一些诸如互联网泡沫崩溃及全球经济衰退的事件，从1992年以来的长时间内，随着高速电脑和互联网时代的到来，全球半导体市场呈现稳定增长。

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东部高科台湾办公室客户工程总监Matthew Kim透露，政府支持的中国集成电路市场截至2019年，预计持续上涨将超过11%，然而，全球集成电路市场同期保持在5%以下。模拟集成电路在2019年有望达到610亿美元，在2015年~2019年期间复合年增长率为3%。其中，功率集成电路仍然显示了稳定增长，同期复合年增长率为2%。移动设备中的电源管理集成电路要求更高水平的集成，因为集成功能块已经从1~2个增加到20~30个，其中包括升压、降压、LDO、升降压、电池充电器和LED驱动器等。东部高科在0.35~ 0.13um的BCDMOS技术上拥有非常强大的基础和稳健性。该公司提供高性能（有成本竞争力）的器件、优质的可靠性以及对设计者友好的环境。东部高科的产品涵盖了广泛的应用，如无线充电器、多功能PMIC、电池充电器、D类放大器、控制板PMIC、高频DC-DC转换器、电机驱动或AMOLED用DC-DC等。

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该公司在BCD技术方面的战略是首先按照客户（fabless & IDM）的需求打造“标准平台”，然后发展到“增强平台”提供eNVM、漏极隔离LDMOS、高频LDMOS和低功耗等。最终为每个客户提供“特殊工艺”。东部高科每年提供超过15次的MPW服务用于模拟和电源技术。东部高科致力于成为一流的代工厂。

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他指出，通常电子设备的性能测试都是在理想的供电条件下的进行的，但绝大部分的电子设备的实际工作环境并不都是理想的。在产品研发时，还必须模拟电网瞬间终端、电网电压波动、测试设备接入瞬间的浪涌冲击电流、电流谐波等各种供电异常的模拟和测量。是德科技681X系列交流电源分析仪内置任意波形编辑和输出，以及交直流功率分析仪。结合免费的PC可视化分析软件，单台设备可完成各种复杂供电模拟和分析。该分析仪是电源研发工程师有力的测试工具。同样，直流供电系统也存在电压波动问题。例如汽车电子产品在汽车启动瞬间，总线上的电压会出现瞬间的跌落及振荡（见ISO 16750的启动波形）。再如飞机或航天上用的电子设备由于供电环境较恶劣，虽然正常工作电压是28V，这类设备还需要经过最高100V的电压浪涌的考验。但这种100V电压持续时间仅仅持续十几或几十毫秒，这就要求直流电源设备能够在几个毫秒甚至更短的时间将电压从28V上升到100V和100V降至28V。是德科技将这种供电条件下电压会出现变化的情况称为“供电或总线电压的瞬态变化”。另一方面，全球对于能源和电力效率的关注日益增加，工程师承受着巨大的压力——他们必须想尽一切办法降低电力转换系统（例如 AC/DC 电源、DC/DC 转换器、DC/AC 逆变器、太阳能逆变器、电池管理系统、电动汽车电源控制系统、卫星电源系统和通用的航空航天与国防应用）以及交流用电设备的功耗并提高功率效率。要设计具有高功率效率的产品，研发工程师需要通过严格的测量，来确保其设计符合预定目标、能够在瞬态条件下高效、稳定的工作，而不会产生噪声或其他功率质量问题。是德科技全新的功率分析仪PA2201A将精准的功率测量与示波器的直观显示、灵活触发和触摸屏操控完美结合。该功率分析仪能够让工程师轻松实现实时信号的捕获、精确的测量及产品设计性能的可靠验证。

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对于开关电源和线性电源的测试，杜吉伟认为有两项测试一直没有普及：一是电源纹波抑制比，二是控制环路波特图测试。他分享了这一简单但工程师未必熟悉的测试技术和方案。对于一次和二次电源，纹波噪声等的要求越来越严格。工程师面临两个问题，一是手边的测试工具（比如1:1、10:1探头、各种不同前端附件、用过的、没用过的、不同连接方式和连接环境）有没有得到最大化的优化使用？发挥了最大的功效，对于个别要求严格的场合，如果现有工具不满足测试需求，目前有什么最新技术和产品解决，能解决到什么程度？

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杜吉伟从示波器内部架构和示波器探头的角度讨论了Keysight在电源完整性方面的十个测试技巧和技术以及最新产品。他指出，如果测量范围允许，最好选用1:1的探头，因为10:1探头会将本底噪声放大。此外，他还讨论了在2GHz 频宽内，信号幅度小于10mV，甚至是1mV、10uV的测试。

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iTech电源测试解决方案可测试超过40项的电源参数 不管是开关电源、各种电源模块、充电器还是任何一种电源，都需要经过各种测试和认证才能进入市场。输入、输出、保护、时序/动态、稳定性等都是企业关注的重要参数，需要通过测试表现出电源的性能是否符合要求。艾德克斯（iTech）电子中国部技术支持工程师Serina表示，艾德克斯的电源测试解决方案不仅能够在功能与精度等方面满足传统测试方案可以满足的测试需求，还解决了传统测试方案所存在的缺陷。该公司针对更高端的测试需求进行了变革与创新，如可用于桌面使用的电源测试系统、模块化设计的电源测试方案等。

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艾德克斯提供的电源测试解决方案是集高精准、全方位、完整性等独特优势于一身的。该公司测试解决方案能够测试超过40项常规以及特殊的电源参数。艾德克斯提供自动化系统测试和单机测试方案供不同的用户和部门选择，强调方案操作的便捷性和人性化，可以进行权限设定、测试报告编辑/打印以及导出测试图形和数据以备后续分析等方便用户日常生产管理的功能。在电源老化测试方面该公司也有相应成熟可靠的产品。艾德克斯的所有测试解决方案都配备完善的售前/售后服务，一旦选择就无后顾之忧。

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安森美半导体高性能电源转换及LED照明市场应用工程师经理庄伟君表示，安森美半导体和功率转换器专家Transphorm就此建立了合作关系，并已联名推出600 V GaN晶体管NTP8G202N、NTP8G206N和参考设计，为开关电源和其它在能效及功率密度至关重要的应用带来了性能飞跃。安森美半导体将运用在高压驱动、电源控制及封装方面的专长，结合Transphorm无与伦比的GaN知识，持续推出GaN晶体管、GaN基板及参考设计等完整的GaN方案，实现更高电源转换能效。

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加强型绝缘光耦满足充电桩设计的隔离要求 随着电动车的快速发展，充电桩和充电站等配套设施，即将迎来快速增长。充电桩可以固定在地面或墙壁，根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。人们可以使用充电桩提供的人机交互操作界面进行相应的操作。

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安华高科技（Avago）隔离产品事业部产品经理陈红雷表示，随着电力电子技术和变流控制技术的飞速发展，充电技术将逐渐由恒压限流充电模式主导。接触式充电的最大挑战在于它的安全性和通用性。为了使它满足严格的安全充电标准，必须在电路上采用许多措施使充电设备能够在各种环境下安全充电。此外，充电桩设计也必须兼顾能源转换的效率。安华高提供全面的具备加强型绝缘等级的光耦产品，可以满足充电桩电气设计中安全隔离的要求，同时实现电压检测、电流检测、功率器件栅极驱动及通信等功能。

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