当人们再谈论各种节能减排,可再生能源、绿色电子技术之时,很容易忽略掉的是,如何通过更好的规划电源使用的不同场景,进行有针对性的调整,以达到更高的电源利用效率,这其实也是一种卓有成效的环保策略。更重要的是,在确保用户体验不受影响的前提下,再谈节能环保才有实际商业的意义,而这种根据工作状态进行运行状态调整的智能管理,前提就是不仅不影响用户体验,反而能满足用户对更高体验的追求的解决方案,而从成本角度上看,虽然前期在硬件和软件方面的支出,并需要更多的维护运营成本,但通过节省了能源消耗和提升系统工作效率与主系统的工作时间角度考量,整体的使用成本其实是有所下降的。所以,智能化能源管理,是未来重要的节能趋势。
据Gartner分析,在各种半导体改变能源效率的应用中,智能化能源管理是增加用户体验最行之有效的方式,并且会在未来3-5年内逐渐成为节能降耗最主要的技术趋势。
首先要有能够对电源系统进行控制管理以及采集各种工作信息参数的硬件设备,然后通过智能电源系统里面的管理软件,检测各个设备单元的当前参数,如电压、电流、温度、负载变化情况等,然后根据获取的各单元运行参数通过各种通信协议传输,汇总到处理单元进行调度管理,以实现电源系统各单元的有选择性、高能效、高可靠的运行。

系统应用对电源用电量的增加给电源提出了更高的挑战,可靠性、稳定性都需要达到更高的要求。绿色、模块化、智能化一直是这几年电源动力系统技术创新的重点。绿色要求电源系统以高效率、高功率因数运行,不会对电网造成谐波污染,不对其他设备产生电磁干扰;模块化要求电源提升系统的可靠性;智能化要求电源实现了灵活的故障诊断与保护,确保可靠运行。
智能化趋势的挑战
智能电源日渐盛行,NXP大中华区资深产品营销经理张锡亮认为,这为数字控制系统和数字通信带来诸多机会,包括无线和有线方式。由于系统可以准确知道所需电量并要求供应相应电量,因此智能电源可以节省更多用电。它还带来了组合发展机遇,例如在电源线上进行数据通信。对发电厂而言,更容易获知电源负载 (或需求),从而更易于准备充足的电量。而对于个人和家庭而言,有更多的电源可供智能分配,如太阳能、风力发电和发电厂供电。一些趋势推动着智能电源不断发展:“越来越多的检测和通信方式 (有线及无线) 耗用更低的电量,例如电源上的数据、Zigbee、WIFI等”。
TI中国区业务发展经理程文涛将电源半导体产品在智能化电源系统中应用分为两个方面,一是增加电源和控制系统之间的通讯的智能,这一点以目前服务器电源的发展为代表;二是电源自身优化控制的智能,这一点以TI的UCD3K为代表。当然TI的UCD3K系列产品也包含了与控制系统之间通讯的智能。目前,在网络及通讯领域,对电源本身的监控、调节、保护,以及增加电源的智能以保护昂贵的主芯片等方面的要求越来越普遍,市场需求越来越大。在不增加总体成本的前提下如果要达到这些要求,数字控制的电源,或模拟控制带数字接口的电源成为必需。这已经成为高端电源产品发展的一个共同方向。
因此,在智能化电源领域,PMbus接口已逐步成为电源领域通用的接口方式之一,同时电源产品与主控机之间的通信及监控等功能的集成化也日益增多。高效、节能、环保仍是不变的方向发展,产品小型化,高功率密度也是设计新一代产品的关注点。



在设计挑战方面,创新的技术同样应运而生。提升能效是电源半导体产品持之以恒的要求和趋势。一方面,可以采用创新的电源架构来优化电源在完整负载范围内的能效。另一方面,可以细致分析电源各个可能的功率损耗来源,采取针对性的措施来减小功率损耗,进而提升能效,并配合减小尺寸及提升功率密度。而随着半导体制造工艺及封装技术的进步,智能功率IC及智能功率模块也将是电源半导体产品的重要发展趋势。