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高功率时代来临 电源系统及组件设计与时并进!

文章来源:万利隆电子 阅读次数:发布时间:2017-10-17

环顾生活周遭,只要与电力相关、需透过电力运作的装置,都离不开功率组件与电源管理,可以说电源管理与功率组件充斥在生活当中。虽然功率组件与电源管理并不是那么容易被使用者所注意,且属于系统装置制造商在产品设计时该留心的部分,不过,一旦系统电源管理或功率组件出现小问题,很可能会导致产品在市场中惨遭滑铁卢,甚至面临须赔偿使用者的局面。

更何况,当前许多应用促使电源管理系统朝高功率、高压迈进,其中会产生的新问题更是接踵而来。因此,电源管理系统与功率组件究竟在高压应用装置中扮演何等重要的角色呢,让我们从不同的角度来分析电源管理与功率组件的重要性与设计时所需注意的重点。

电源架构已然改变

       朝更高功率的电源设计已是大势所趋,不过,高功率电源设计也不断求新求变,以期能够更加提升整体功率使用效率。电源架构的改变包括电压输入与输出范围更广、更高的输出功率、更高功率密度、更小的尺寸、更轻的重量、更佳的散热效能,以及自动测量电压电流状况,如此才能打造有竞争力的电源应用系统。万利隆(www.microhm.com, 400 803 9333, sales@microhm.com )电阻产品,特别是分流器,汇流排分流器在设计时充分考虑到恶劣环境对电阻稳定性的影响,电压突然改变对电阻的要求,TCR,散热,噪音等,可以根据不同应用场合设计出不 同形状,大小,厚薄的产品。

精密电阻

不仅如此,在市场上越来越获重视的数字电源系统也有新的转变。数字电源是未来电源系统的大势所趋,相关应用也相当多元,如DC到AC电源、电源逆变器、HID照明、LED照明、太阳能等,但不可讳言,目前仍是以模拟电源为大宗。

上述发展趋势也为电源管理系统带来新的挑战:干扰、重量、尺寸限制、散热、低压DC高压化、功率损耗、高电压时系统和组件耐受度,以及测试方式与工具等。所幸,在大家的努力下,从电路设计的改变,到芯片材料的演进使得电源管理架构有更好的效率表现,以及更佳的成本、更简单的设计。

电路保护设计避免大灾难发生

电源管理系统中,不仅要注意电路如何设计,电路的保护也需要花心思,尤其高功率的电源管理设计架构更要强化保护措施。电路保护普遍被用在电信设备、数据中心/服务器、储存装置(如HDD、SSD、Midplane)、工业控制、塔式天线,以及商业电力系统。这些系统的电路一旦发生问题,影响范围相当广大,因此在电路设计时需要特别注意电路是否会因短路或其他原因而产生火灾。

减少损耗 功率转换需提高效率

在电源系统电路设计过程中,由于一般电池或市电输入电压与装置所需的运作电压有所差距,因此往往需要经过升降压的过程,或者装置在开启与关闭时,需要进一步切换。但电力在升降压或切换时,多多少少会丧失些电力,因此需要能够将切换功率提升,才不会造成电力的浪费,并获得更好的电力使用效率。

半导体制程技术持续不断的演进,如智能型手机核心处理器即因而受惠,大大提高处理效能,但是智能型手机整体的效能却没法跟着处理器效能的提升而提高,原因在于使用者对智能型手机的需求越来越高,但电池却不能无限制地将容量密度加大——限制了智能型手机功能发展,也突显电源管理的重要性。

散热至关重要

电源系统朝高电压发展,虽整体系统效能得以提升,但热生成也成为越来越令工程师头痛的问题,一旦产生的热能太高,不仅系统效能会降低,甚至还会使系统当机、停止运作。电源管理系统朝高功率发展的同时,如何散热,就成了新的挑战,许多无须考虑体积的系统会采用散热片,但许多高功率的应用又相当在乎整体体积大小、功率密度、环境永续、制造过程能否真正全自动化,以及成本。万利隆提供的电阻产品,充分考虑到

此时,有效利用一些散热材料,透过封装技术,也可让电源管理模块更易于散热。

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