TI电源产品技术更新，助力实现高功率密度
发布时间：2020-7-14 09:58
发布者：eechina
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美国德州仪器公司（Texas Instruments，简称TI）是举足轻重的电源IC大厂。近期，该公司电池管理解决方案产品线经理Samuel Wong先生和降压DC/DC开关稳压器副总裁Mark Gary先生通过在线会议向我们介绍了电源行业的发展趋势和TI的产品技术最新进展。 Mark Gary先生说，五个指标决定一个公司能否在未来五到十年处于电源管理领域领导地位：高功率密度、低EMI、低IQ、低噪度/高精度以及隔离技术。下面介绍的TI最新产品分别具备上述某些特性，但高功率密度则是它们的共同之处。 Samuel Wong先生介绍说，对于功率器件尤其是小封装产品，功率密度的重要性体现在两点。首先，高功率密度意味着更高的充电功率和充电电流，在更短的时间内将电池充满。其次，它意味着更高效的充电效率，更低的充电损耗和更低的热耗散和温升。 新型降压-升压电池充电器BQ25790/BQ25792：功率密度提高了50%，充电速度提高了3倍 这两款芯片可以支持5A充电，可充1-4节电池。它们可以适配当前USB Type-C和PD标准，同时支持无线双输入充电。它将传统的5W-10W输入端口提升到了100W。这两款升降压IC集成了很多外部器件，包括功率MOSFET、电流采样电路以及电池FET。在30W场景下，效率可高达97%，所以在充电过程中几乎不会发热。 除了高功率密度设计之外，器件还具备低IQ：静态功耗只有1μA。在一年的存储状态下，电量损耗大概在0.05%的水平。高集成度可以让开发者在使用时可以很容易节省它整体开发的时间。同时，TI提供了更多的设计参考文件在官网上，能够帮助开发者尽快进行终端产品设计。 堆栈式DC/DC降压转换器TPS546D24A：实现高电流FPGA和处理器电源的功率密度更大化 这是一款针对大电流、为FPGA或处理器供电而设计的产品，亮点是可堆叠。单颗产品可以支持40A，堆叠4颗可支持高达160A。它尺寸非常小，是一个5mm×7mm的QFN封装。该产品开关频率高达1.5MHz，因此可支持非常大的电流。这款产品除了能够在设计上减少其他外部元件的使用，还能够减少多至6个外部补偿元件。此外，由于它拥有了TI特别的QFN封装，使得上面热的损耗更小。在业界其他产品同样的比较下，热损耗相比低13度。 该产品拥有非常小的导通电阻，效率比市场产品提高3.5%。在目前市场上盛行的5G、大数据中心应用环境下，热耗损每升高1度、每浪费1%的效率都意味着非常高的成本。TI的这款产品可以满足这些应用下的热度和效率要求。同时，该产品支持非常低的电压输出，具有非常高的精度。 更小的36V/4A电源模块TPSM53604：将解决方案尺寸减小30％ 所谓电源模块是把DC/DC转换器与电感和其他器件集成在一个封装中，让整体方案面积缩小30%。TPSM53604是个5mm×5.5mm QFN封装，其高度来自模块里集成的电感。该产品效率可达95%，功耗可降低50%。 在工业领域中我们常常能够看到QFN封装，需要24V电压输入，4A输出。该产品底部有一块散热片。工业环境下的温度经常高达105度，这个散热片有助于在热预算非常局促的环境下散热。该产品优化了EMI，满足CISPR 11 B级标准。 集成变压器技术的UCC12050/40：将电力传输隔离 该产品特点之一是集成变压器技术，能够将电力传输隔离开来，并且将这样的功效性能以非常小型的IC尺寸封装实现，是能够提供500mW高效隔离的DC/DC电源。这款产品能够实现业界上更低的EMI效能，也是第一款采用TI新型专有集成变压器技术的产品。 UCC12050尺寸缩小了，功率密度提升了。它内部有更低的初级和次级电容，能够优化EMI性能。它带有8mm蠕变和间隙的增强隔离，用于保护和抵抗地电位差。 TI的GaN技术进展 GaN和SiC器件无疑是近期极具前途的功率半导体技术。我们已经看到一些GaN技术加持的充电器产品陆续上市。那么，作为电源IC大厂的TI，其GaN技术进展又如何呢？ Gary先生介绍说，GaN功率管可实现更快的开关速度，目前可以达到150V/ns，或者高达2MHz到10MHz以上的速度。虽然现在GaN的成本高于硅材料，但长期来看GaN更具优势。考虑到产品尺寸的缩小、热损耗的减少和功耗的降低，GaN方案的整体成本势必低于硅方案。 TI从2010年开始就开始自主研发GaN技术，如今已历十年。对于一项新技术，可靠性验证十分必要。TI内部已有超过3000万可靠性小时的实验资料，能够确保产品的终身可靠性。TI的经验表明，车用、适配器、充电、开关存储甚至太阳能领域都能够开发出GaN产品。 2018年，TI和西门子同步展示了业界首个10千瓦的云电网与GaN连接的产品。最近TI发布了自主研发的对流冷却、能够提供900V/5000W功率的双向AC/DC平台产品。该产品峰值效率可以高达99.2%，而且可扩展、可堆叠，其功率密度比传统的IGBT高出3倍左右。 现在TI正在进行研发和批量生产150mΩ、70mΩ和50mΩ的GaN FET产品。据悉，TI的GaN器件会在自己的工厂和供应链本身来生产，能够不间断支持客户的业务发展。 |
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