恍恍惚惚又一年，红红火火看电源

电源作为电子产品的心脏，其性能直接关系到产品的寿命和品质。在即将过去的2016年中，无论是在通信、计算机行业还是工业、医疗、军事方面，无处不在的电源设备见证了其发展的潜力。加之物联网的大势所向，生活中将会出现越来越多的电子设备，而这都给电源管理提出了更高的要求。面对这些挑战，电源向数字化、模块化、智能化方向发展已是必然之势。

电源抱紧数字化就是抓住了魔法界的嗅嗅

万物都处在数字化的时代，电源也不可免俗，也因此电源在数字化的道路上渐行渐远。据调研机构IHS公司旗下IMS Research的报告，预计2017年全球数字电源市场营业收入将增至124亿美元，数字电源IC市场将达到26亿美元。数字电源市场以服务器和通信设备应用为主导，同时拓展至更多应用领域。

为实现电源性能指标所必需的元件数量和成本也随之增加，越来越多的控制需要通过具有成本效益的数字电路实现。一般认为，在设计DC/DC变换器时，通常100W以上的系统中会应用数字控制技术;而在设计AC/DC变换器时，250W以上的系统会应用数字技术，这样电源的经济性会更高一些。因此，在未来的电源系统中，模拟与数字技术将共存相当一段时间。30年前，电源行业转向开关电源是一个很大的变化，而电源数字化趋势将会是一个更大的变化。但就目前来看，电源的数字化改进主要有两种方式。

一种是单芯片控制器方案。通过外接A/D转换芯片进行取样，取样后对得到的数据进行运算处理，再把结果通过D/A转换后传送到PWM芯片，从而实现单芯片控制器对开关电源的控制。这种方案的技术目前已经比较成熟，设计方法容易掌握，而且对单芯片控制器的要求不高，成本比较低。但是整套电路用到多个芯片，电路比较复杂;且经过A/D和D/A转换等步骤，会造成比较大的信号延迟，进而影响电源的动态性能和稳压精度。有些单芯片控制器整合了PWM输出，但一般单芯片控制器的运行频率有限，无法产生足够高的频率和精度的PWM输出信号。

另外一种是通过高性能数字芯片(如 DSP或MCU)对电源实现直接控制的方案。数字芯片完成信号采样、处理和PWM输出等工作。由于数字PWM输出的信号功率不足以驱动开关管，一般还需通过一个驱动芯片驱动开关管，即数字控制器与功率级之间的接口由MOSFET驱动器提供。由于这些数字芯片有较高的取样速度(DSP片内的AD转换器完成一 次A/D转换只需数百纳秒，相较之下，一般8位MCU控制器要数微秒之久)和指令周期，输出的PWM信号的分辨率仅数百皮秒，过流检测和关闭电源仅须数十纳秒，可以快速有效的实现各种复杂的控制算法，使设计具备较高的动态性能和稳压精度。此外，在微处理器的支持下添加RS232/485、USB、以太网等扩展通信手段也非常方便。数字控制的电源产品能够实现大部分数字电源的功能需求，但如果不添加一些额外部件，还实现不了全部功能需求。

目前以DSP为主要处理单元的数字电源芯片厂商，如TI等公司都在优化其作为数字电源核心的DSP的结构，同时努力降低成本，并改善开发手段以帮助开发人员轻松地如期完成开发。除了DSP的方案，有的厂商提供基于MCU如Silicon Labs公司或状态机如Zilker公司的方案。MCU长于控制，而状态机的优点是低功耗。鉴于DSP和MCU两种方案各有长处，现在有的厂商如 SiliconLabs公司、Microchip公司开始将硬件DSP和辅助MCU同时集成入芯片中，使系统性能最优，效率已经可以与模拟电源相媲美。加之无线充电的热潮，也让一众类似安森美、ST等IC厂商置身其中，争抢数字化无线充电技术的大蛋糕。

电源模块化究竟是不是噱头?

模块化是开关电源发展的总体趋势，可以采用模块化电源组成分布式电源系统，可以设计成N1冗余电源系统，并实现并联方式的容量扩展。针对开关电源运行噪声大这一缺点，若单独追求高频化其噪声也必将随着增大，而采用部分谐振转换电路技术，在理论上即可实现高频化又可降低噪声，但部分谐振转换技术的实际应用仍存在着技术问题。实现模块化之后，电源无论从安装角度，还是从利用率角度都得到了非常大的提升。尤其是在走线方面，模块化电源表现出了非常强的适应性，其走线的方便曾经被视为“背板走线”技术发展的重要推动力量。

在我国模块电源研发生产公司大概有上百家甚至几百家，主要是以小型企业和私营企业为主，整体来说竞争力不是很大，行业集中较低，在电源市场能够排名进入前10的开关电源厂家市场的占有率也是不到60%的，而且大多数的都是我们熟知的国际品牌，国内的品牌较少。特别是在中低端的模块电源市场来看，这个行业基本表现的是完全的竞争现状。在高端的电源市场，受对应的技术、工艺等方面的制约，市场集中度很高，市场的份额也就被领先的国际品牌公司所占据。作为中国企业，要想中低端市场保持有力竞争，或进军高端市场与国际品牌刮分市场份额，是每一个业界人士都关注的课题。

智能化电源离我们还有多远?

智能电源管理芯片可以将其他若干电源分立器件整合在一起节省空间，还可以通过电源路径管理、动态电压调整等智能化控制，实现更高的系统整体转换效率和更低的系统动态功耗，延长了智能终端的电池续航时间，因此在智能终端等消费电子产品领域得到广泛运用。在智能电源管理芯片领域，市场主要由美欧企业主导，能够涉足该领域的国内企业较少。

从数据通信等小规模市场到消费电子等大规模市场，电源呈现数字化趋势。简单来讲，智能电源所要实现的就是，用更简便设计集成更多的功能。高性能全数字控制IC是目前智能化电源管理领域的发展趋势，有灵活、快速响应、高集成度以及高度可控的巨大优势。

类似于智能汽车上所用到的电源管理芯片，将是智能化电源得以应用的具体表现。如同今年9月份，瑞萨以32.2亿美金的价格收购芯片制造商intersil，着力发展车用芯片。至此瑞萨完成收购Intersil后，其市占率超越英飞凌、挑战恩智浦。相信随着物联网的发展，在不远的将来智能化电源管理将不仅仅在汽车市场中爆发，工业、智能家居、消费电子等领域也存在着智能化电源的潜力。

对于电源行业的发展，您有什么新鲜的看法呐，此文仅作抛砖引玉之用~