2008年和2009年的電源管理市場(chǎng)仍然值得期待，特別是面向便攜產(chǎn)品應(yīng)用的節(jié)能與電源管理?？偟膩?lái)說(shuō)，2008年最大的增長(zhǎng)機(jī)會(huì)仍然是來(lái)自蜂窩電話—預(yù)計(jì)年底前全球?qū)⒔桓冻^(guò)13億部蜂窩電話。此外還有PMP、筆記本PC、DSC、PND和MP3播放器，從而使得便攜式電子產(chǎn)品的整體規(guī)模接近20億部。很顯然，電源管理IC供應(yīng)商在這一市場(chǎng)有很多機(jī)會(huì)。

Wes Reid：與傳統(tǒng)線性穩(wěn)壓器相比，同步降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器具有更佳的轉(zhuǎn)換效率。E0Aesmc

“便攜和無(wú)線應(yīng)用中節(jié)能和電源管理IC及分立器件的市場(chǎng)總值到2009年將會(huì)在40億至55億美元之間，其中涉及了包括音/視頻、顯示和背光、無(wú)連和保護(hù)、電源管理等多個(gè)功能單元?！卑采腊雽?dǎo)體數(shù)字及消費(fèi)產(chǎn)品部策略市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)及系統(tǒng)工程總監(jiān)Wes Reid表示，“由于上述功能所服務(wù)的市場(chǎng)中便攜和無(wú)線應(yīng)用占據(jù)了很大比例，因此后者已經(jīng)成為節(jié)能與電源管理市場(chǎng)的重要構(gòu)成?！? 來(lái)自電源管理市場(chǎng)的另外一家重要廠商—美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體亞太區(qū)電源產(chǎn)品的市場(chǎng)總監(jiān)黃漢基也認(rèn)為，個(gè)人便攜式電子消費(fèi)品已經(jīng)成為驅(qū)動(dòng)電源管理IC市場(chǎng)增長(zhǎng)的重要引擎之一?！芭e例來(lái)說(shuō)，附有全球定位系統(tǒng)/地區(qū)性服務(wù)(LBS)功能的手機(jī)已經(jīng)推進(jìn)智能手機(jī)市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)。此外，根據(jù)TSR公司的調(diào)查，手機(jī)電視市場(chǎng)將由2006年的470萬(wàn)臺(tái)增長(zhǎng)到2010年的736萬(wàn)臺(tái)，增長(zhǎng)率達(dá)到15倍以上。而這些應(yīng)用正是對(duì)更加高效節(jié)能和電源管理方案的消費(fèi)大戶?！? 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器挑大梁，節(jié)能續(xù)航兩手抓 日益小巧的便攜式電子產(chǎn)品正在受到消費(fèi)者的追捧，然而要做到瘦身卻并非那么簡(jiǎn)單。便攜式電子產(chǎn)品的新功能帶來(lái)了電路板上的元器件數(shù)的增多，而用來(lái)放置元器件的電路板卻在不斷縮小—電源管理器件供應(yīng)商所面臨的挑戰(zhàn)正在于此，OEM希望能在改善運(yùn)行時(shí)間的前提下盡可能地壓縮這些器件所占據(jù)的空間。 為了應(yīng)對(duì)上述問(wèn)題，目前普遍的解決方案是采用一個(gè)小巧的同步降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器方案來(lái)取代線性穩(wěn)壓器。如凌力爾特公司電源產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)Tony Armstrong所言：“與傳統(tǒng)線性穩(wěn)壓器相比，同步降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器具有更佳的轉(zhuǎn)換效率，從而為在電池工作時(shí)間上的改進(jìn)提供了更大的空間。除此之外，這些穩(wěn)壓器可以提供達(dá)95%的效率，并且?guī)缀跸藢?duì)任何散熱措施的需求?！? 然而今天的便攜式電子設(shè)備已日漸復(fù)雜，幾乎每一個(gè)類(lèi)型的產(chǎn)品都需要數(shù)個(gè)不同的電壓軌：包括多個(gè)MCU軌和大量特殊功能電壓軌?！坝捎谶@些電壓軌通常由一個(gè)鋰離子電池來(lái)供電，因此對(duì)電池提供必需功率的要求大大提高了?！盇rmstrong表示，“加之電池的外形尺寸仍然保持相對(duì)較小，而且功率密度只有適度的提高，這導(dǎo)致不僅是蜂窩電話，幾乎在任何便攜式手持設(shè)備中電池工作時(shí)間和良好的熱量管理都已經(jīng)成為巨大的賣(mài)點(diǎn)。從而催生了對(duì)更加緊湊和高效的多輸出同步降壓型穩(wěn)壓器的需求?！睋?jù)稱(chēng)，為順應(yīng)這種需求，凌力爾特已經(jīng)推出了以LTC3544、LTC3545為代表的此類(lèi)產(chǎn)品。

黃漢基：個(gè)人便攜式電子消費(fèi)品已經(jīng)成為驅(qū)動(dòng)電源管理IC市場(chǎng)增長(zhǎng)的重要引擎之一。E0Aesmc

雖然優(yōu)勢(shì)不少，但同步降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器也并不是特別完美。美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體的黃漢基就指出：“即使最小的降壓DC-DC穩(wěn)壓器其體積也是線性穩(wěn)壓器的三倍，加之DC-DC轉(zhuǎn)換器還集成了電感以及體積較大的輸入/輸出電容，從而令成本更加昂貴?！彼硎?，在這種情況下人們更傾向于采用一種稱(chēng)為后置式穩(wěn)壓的解決方案?！捌湓硎鞘褂靡粋€(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器來(lái)生成一個(gè)電源軌。該電軌可以用來(lái)作為低電壓輸入線性穩(wěn)壓器的輸入。這樣就相當(dāng)于兩個(gè)電感開(kāi)關(guān)?！睋?jù)稱(chēng)，與線性穩(wěn)壓方案相比，后置式穩(wěn)壓不僅可節(jié)省約40%的電路板空間，還能夠減少外部元器件的用量，并帶來(lái)進(jìn)一步的成本降低。 不過(guò)對(duì)于便攜式電子終端而言，提高穩(wěn)壓器的效率僅僅是一個(gè)方面，如何盡可能的利用電池內(nèi)部的電量—最好能夠延長(zhǎng)電池的關(guān)閉時(shí)間，也相當(dāng)重要。新型的降壓-升壓穩(wěn)壓器無(wú)疑是解決這一需求的行家能手?！耙允謾C(jī)為例，一般手機(jī)PA要求的輸出電壓必須高至3.4V。由于大部分的手機(jī)PA都是鋰電供電，如果沒(méi)有使用降壓-升壓穩(wěn)壓器，就必須在電壓為3.5V時(shí)關(guān)閉手機(jī)?！秉S漢基表示，“而采用了這種器件后，只需在電池電壓為3.0V時(shí)關(guān)閉手機(jī)，中間的運(yùn)行時(shí)間差距有10~20%之多。此外，降壓-升壓穩(wěn)壓器還可以置于圖像處理等數(shù)字子系統(tǒng)的電源管理IC之前作為預(yù)(前置)穩(wěn)壓，為后者提供一個(gè)穩(wěn)定的輸入，從而避免這些子系統(tǒng)因?yàn)榉逯颠^(guò)高而提前關(guān)閉電池的情況發(fā)生?！? 動(dòng)/靜態(tài)并舉，多技術(shù)節(jié)能 隨著對(duì)于終端電池續(xù)航能力的日益關(guān)注，有關(guān)動(dòng)態(tài)與靜態(tài)電源管理的討論也日益普遍。如今，越來(lái)越多的先進(jìn)節(jié)能技術(shù)正在走入便攜式終端，幫助解決靜態(tài)和動(dòng)態(tài)能耗問(wèn)題。安森美的Reid介紹了目前能夠采用的一些主要技術(shù)。 “為了降低靜態(tài)功耗，目前主要采用的是動(dòng)態(tài)過(guò)程溫度補(bǔ)償、電源門(mén)控(Power Gating)以及假寐(Doze)、睡眠(Sleep)、休眠(Hibernate)和停止(Stop)等節(jié)點(diǎn)模式?！盧eid介紹說(shuō)，“其中，前者的原理是讓電路在確保達(dá)到所需性能的前提下采用最低電壓工作，而電源門(mén)控則采用精確控制(Coarse grain)或粗略控制(Fine Grain)來(lái)關(guān)閉單個(gè)門(mén)或大群組門(mén)中的電流，以此支持特定功能?！? 在降低動(dòng)態(tài)功耗方面，先進(jìn)的時(shí)鐘分配技術(shù)、動(dòng)態(tài)電壓與頻率調(diào)節(jié)(DVFS)、自適應(yīng)電壓和頻率調(diào)節(jié)等技術(shù)也正在挑起重任。 “時(shí)鐘門(mén)控、全局異步、局部同步(GALS)等將獨(dú)立功能模塊的同步時(shí)鐘結(jié)構(gòu)互相隔離開(kāi)來(lái)，并采用異步握手(Hand-shaking)結(jié)構(gòu)來(lái)管理各個(gè)獨(dú)立功能模塊之間接口的各種時(shí)鐘分配技術(shù)能夠降低傳統(tǒng)“時(shí)鐘樹(shù)”的復(fù)雜程度以及相關(guān)功耗?！盧eid表示，“而DVFS從根本上講則是根據(jù)查找表(LUT)來(lái)動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)頻率和電源電壓以達(dá)到降低功耗的目的。至于自適應(yīng)電壓和頻率調(diào)節(jié)，與DVFS技術(shù)類(lèi)似，關(guān)鍵區(qū)別在于DVFS的LUT的設(shè)定需要適應(yīng)不同晶圓的性能變異，因此事實(shí)上電路的功率消耗和時(shí)鐘頻率要高于維持它們性能所需要的水平。而自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)技術(shù)能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，逐漸減小這些參數(shù)，直至它們達(dá)到可以維持其性能(功率消耗和時(shí)鐘頻率)的絕對(duì)最低水平?！? 凌力爾特推出的LTC3562就是一個(gè)采用電源動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的例子?！癠MPC中包含了多個(gè)必須在開(kāi)機(jī)和關(guān)機(jī)時(shí)恰當(dāng)加電的低壓軌。包括CPU內(nèi)核電壓、I/O和一些存儲(chǔ)器電壓。此外，CPU內(nèi)核電壓也需要根據(jù)所需處理能力的變化而變化，這就要求能夠動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電壓以實(shí)現(xiàn)功耗優(yōu)化?！盇rmstrong表示，“4通道的LTC3562每個(gè)通道都可以通過(guò)片上I2C接口獨(dú)立控制(包括輸出電壓)，從而非常適合于這類(lèi)應(yīng)用?！? PMU vs. 單一功能IC，主流與補(bǔ)充 就目前來(lái)說(shuō)，大多數(shù)由電池供電的手持式便攜產(chǎn)品都使用一個(gè)專(zhuān)用的電源管理單元(PMU)來(lái)處理電池充電、電源通路控制、提供多個(gè)電源電壓等需求以及諸如真正輸出斷接和準(zhǔn)確USB電流限制等保護(hù)功能。而且在大多數(shù)時(shí)候，特別是針對(duì)手機(jī)一類(lèi)的應(yīng)用，其PMU往往都是在基帶供應(yīng)商與OEM的共同參與和配合下進(jìn)行設(shè)計(jì)的—不難看出，PMU的優(yōu)勢(shì)正在于它的“剛好夠用”的原則，這對(duì)降低成本非常有利，加之集成度的提高本身也能減少支出，這令其在便攜式領(lǐng)域大行其道。 PMU的優(yōu)勢(shì)在于標(biāo)準(zhǔn)化和集成，不過(guò)某些情況下這種優(yōu)勢(shì)反倒成了它的軟肋。Armstrong就指出：“首先，PMU采用特定的半導(dǎo)體工藝制造，要最大限度地提高其中每一種的性能都不容易。其次，定義和開(kāi)發(fā)這樣的一款A(yù)SIC可能需要兩年或更長(zhǎng)的時(shí)間，在對(duì)設(shè)計(jì)周期和上市時(shí)間要求越來(lái)越高的今天，等到芯片完成，也許設(shè)計(jì)需求已經(jīng)改變?nèi)我陨狭??！倍鳵eid也表示，由于經(jīng)常會(huì)有這樣那樣的系統(tǒng)要求無(wú)法在先進(jìn)CMOS工藝的PMU中得到滿足，或者在手機(jī)設(shè)計(jì)的后期忽然需要進(jìn)行性能變更，PMU可能就不夠用了?！斑@為并不設(shè)計(jì)PMU的其他IC供應(yīng)商提供了機(jī)會(huì)。”他說(shuō)。 Reid所指的其他IC就是那些更新的僅能實(shí)現(xiàn)單一功能的IC。不過(guò)正如他所言，除了能夠提供設(shè)計(jì)所需的靈活性之外，此類(lèi)IC的性能通常也要比集成的PMU中所對(duì)應(yīng)的功能好得多。“因?yàn)樗鼈優(yōu)槟硞€(gè)功能進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)的優(yōu)化，并采用了更加成熟的工藝。”此外，如果在架構(gòu)設(shè)計(jì)初期就做出正確的決策，采用這些特定的器件還能夠影響PMU的開(kāi)發(fā)，比如采用更加簡(jiǎn)單或更具價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力的工藝，以及在制造時(shí)采用更少的掩膜層來(lái)降低成本。最后，這些器件往往采用更加成熟的工藝來(lái)開(kāi)發(fā)，它們往往具有更低的漏電流，而這則意味著更低的靜態(tài)功耗。 顯示屏節(jié)能成熱點(diǎn)，ESD保護(hù)有的放矢 為了盡可能地實(shí)現(xiàn)更低的電能消耗，各家半導(dǎo)體公司都在使出渾身解數(shù)，不遺余力地推進(jìn)新技術(shù)與新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。而隨著顯示屏尺寸越來(lái)越大以及更多人機(jī)交互功能的出現(xiàn)，顯示屏節(jié)能受到了越來(lái)越多的重視。無(wú)論是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體，還是凌力爾特，都著重介紹了其在這方面的新方案。此外，面向敏感性便攜產(chǎn)品市場(chǎng)，安森美也有的放矢地推出了相應(yīng)的ESD保護(hù)器件。 國(guó)家半導(dǎo)體新推的PowerWise的移動(dòng)像素鏈路(MPL)就是這家公司在節(jié)能方面的新突破。黃漢基稱(chēng)，該技術(shù)采用低功率的接口電路不僅能夠?qū)⒋罅繑?shù)據(jù)流傳送到顯示器，還可大幅延長(zhǎng)電池壽命。黃漢基就介紹了型號(hào)為FPD95120的一款器件，據(jù)悉該器件內(nèi)置MPL解串器、高效電感DC-DC開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器以及RAM，可通過(guò)減少顯示器的待機(jī)功耗來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能和延長(zhǎng)電池壽命。 國(guó)家半導(dǎo)體目前還在推廣一種全新的RGB LED背光驅(qū)動(dòng)方案—LP5520。與傳統(tǒng)的白光LED相比，RGB LED做為背光源能顯著的提升LCD的顯示顏色飽和度, 改善顯示效果。LP5520驅(qū)動(dòng)芯片很好地解決了RGB LED背光設(shè)計(jì)中的白平衡問(wèn)題和溫度補(bǔ)償問(wèn)題，客戶可以非常容易地實(shí)現(xiàn)RGB LED背光的設(shè)計(jì)?！? 來(lái)自凌力爾特的Armstrong也強(qiáng)調(diào)指出，隨著便攜產(chǎn)品的屏幕越來(lái)越大，系統(tǒng)制造商要特別注意TFT-LCD、OLED顯示屏的供電需要?！熬蚑FT-LCD顯示屏的供電而言，一個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器需要能夠以正確的加電和斷電排序提供3個(gè)獨(dú)立的輸出電壓：AVDD、VON和VOFF。”他表示，凌力爾特已經(jīng)充分認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，并專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用的單片DC-DC轉(zhuǎn)換器。 “LT3513是我們?cè)谶@方面推出的最新產(chǎn)品，它擁有5個(gè)獨(dú)立控制的穩(wěn)壓器，可以為T(mén)FT-LCD顯示屏提供所需要的所有電源軌?！彼f(shuō)。 安森美正在加強(qiáng)其面向功率敏感型的便攜產(chǎn)品市場(chǎng)ESD保護(hù)方面的市場(chǎng)地位。Reid重點(diǎn)介紹了該公司最近推出的三款新品，型號(hào)分別為NUP4016、ESD11L5.0D以及NCP5890。 據(jù)介紹，采用1.0×1.0×0.4mm SOT-953封裝的NUP4016是目前業(yè)界最小的ESD保護(hù)陣列，可保護(hù)4條高速數(shù)據(jù)線路，支持USB2.0和HDMI等全帶寬高速接口，此外，其每條I/O線路的電容也只有0.5皮法(pF)。而號(hào)稱(chēng)“市場(chǎng)上最薄的高速通信、USB 2.0數(shù)據(jù)和電源線路和保護(hù)用ESD器件”ESD11L5.0D則采用超小型1.0×0.6×0.37mm SOT-1123封裝，同樣以0.5pF的超低電容保護(hù)兩條高速數(shù)據(jù)線路。此外，ESD11L5.0D也能夠連接陰極至陰極，以0.25pF電容保護(hù)單條雙向線路，這令它非常適合于保護(hù)高頻射頻(RF)天線線路。至于NCP5890則主要是面向LCD背光和裝飾光應(yīng)用，可串聯(lián)驅(qū)動(dòng)達(dá)8個(gè)發(fā)光二極管(LED)，能夠通過(guò)I2C接口來(lái)進(jìn)行環(huán)境光感測(cè)和漸進(jìn)調(diào)光。