專家專訪:如何突破物聯網電源設計瓶頸?
發布時間:2015-02-02 責任編輯:sherryyu
【導讀】zhuanjiafeichangkanhaogongyekongzhidianyuanlingyu。suizhegongyexitongzengjiadianyaguideshuliang,genggaodexitonggonglvmidubixudadaobaohubudongchan,bingjiangdixitongchengbendexuyao。jianyuzhexiedongtai,2015年將是具有低成本性和易用性的數字電源獨特增長的一年。
隨(sui)著(zhe)網(wang)絡(luo)基(ji)礎(chu)設(she)施(shi)建(jian)設(she)速(su)度(du)加(jia)快(kuai)以(yi)及(ji)電(dian)子(zi)通(tong)信(xin)技(ji)術(shu)迅(xun)速(su)發(fa)展(zhan),工(gong)業(ye)將(jiang)融(rong)入(ru)更(geng)多(duo)智(zhi)能(neng)元(yuan)素(su),高(gao)效(xiao)化(hua)和(he)智(zhi)能(neng)化(hua)成(cheng)為(wei)未(wei)來(lai)工(gong)業(ye)發(fa)展(zhan)的(de)必(bi)然(ran)趨(qu)勢(shi),可(ke)以(yi)預(yu)見(jian),智(zhi)能(neng)工(gong)業(ye)物(wu)聯(lian)網(wang)時(shi)代(dai)即(ji)將(jiang)到(dao)來(lai)。在(zai)嵌(qian)入(ru)式(shi)領(ling)域(yu),MCU、處理器、FPGA等主控芯片商戰火將起,此外,工業電源模塊將是廠商克敵製勝的關鍵所在。為此,電子發燒友年終回顧專題特邀Intersil公司電信基礎設施與工業電源產品高級副總裁Mark Downing,探討工業物聯網在電源領域設計與挑戰。
從德國工業4.0到中國傳統製造業升級
從德國工業4.0概(gai)念(nian)的(de)提(ti)出(chu),到(dao)中(zhong)國(guo)推(tui)進(jin)傳(chuan)統(tong)製(zhi)造(zao)業(ye)的(de)轉(zhuan)型(xing)與(yu)升(sheng)級(ji),傳(chuan)統(tong)的(de)電(dian)機(ji)與(yu)電(dian)機(ji)控(kong)製(zhi)行(xing)業(ye)也(ye)在(zai)發(fa)生(sheng)巨(ju)大(da)變(bian)化(hua),目(mu)前(qian)工(gong)業(ye)領(ling)域(yu)對(dui)電(dian)機(ji)控(kong)製(zhi)電(dian)源(yuan)提(ti)出(chu)了(le)全(quan)新(xin)要(yao)求(qiu)。“工業係統中電壓路數的不斷增多使電源設計複雜度顯著上升。設計工程師現在需要可簡化其設計並能提供更高功率密度的解決方案。” 來自Intersil公司電信基礎設施與工業電源產品高級副總裁Mark Downing這樣表示。
高集成度和高效產品可簡化針對廣泛工業應用的電源設計,包括智能家庭和電網、測試測量係統、醫療設備和工廠自動化。Mark Downing指出這一觀點,他進而表示“intersil電源模塊有助於簡化設計的原因是,其全麵集成了包括PWM控製器、FET、電感和補償電路在內的所有元件,隻需再添加一個輸入電容和一個輸出電容即可設計出完整電源。”為此,設備製造商就不需要設計分立電源管理解決方案,減少電路板空間占有量,進而降低了一定的風險。同時,intersil研發用於工業應用的模擬和數字控製器、電源模塊、開關穩壓器及LDO,向其客戶提供更全麵的解決方案。例如,用於存在檢測的Intersilyundongchuanganqiheguangchuanganqichanpinyijigezhongjingmimonimokuai,kebangzhuyonghuyuzhinengjiatinghezhinenggongchangzhongdehulianshebeijinxingqingsonghudong,bingzaizhegeguochengzhongjieshengnengliang。
如此一來,麵對市場對係統需求的持續增長,是否會由於滿足電源的設計要求,從而導致成本的不斷增高?Mark Downing認為,通過使用模塊和基於GUI的設計界麵來簡化設計,能夠加快設計速度的解決方案。該趨勢已經出現,而Intersil將(jiang)繼(ji)續(xu)開(kai)發(fa)創(chuang)新(xin)的(de)電(dian)源(yuan)管(guan)理(li)解(jie)決(jue)方(fang)案(an),通(tong)過(guo)以(yi)更(geng)小(xiao)占(zhan)位(wei)麵(mian)積(ji)提(ti)供(gong)更(geng)高(gao)效(xiao)率(lv)和(he)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)來(lai)支(zhi)持(chi)電(dian)壓(ya)路(lu)數(shu)的(de)增(zeng)加(jia)。推(tui)動(dong)係(xi)統(tong)智(zhi)能(neng)化(hua)達(da)到(dao)新(xin)的(de)水(shui)平(ping),以(yi)支(zhi)持(chi)對(dui)整(zheng)個(ge)電(dian)源(yuan)的(de)效(xiao)率(lv)與(yu)錯(cuo)誤(wu)的(de)管(guan)理(li),使(shi)客(ke)戶(hu)的(de)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)更(geng)易(yi)於(yu)設(she)計(ji)和(he)監(jian)測(ce)/控製。例如,ISL8541x降壓穩壓器可高效地對來自電源或電池的直流電壓進行向下轉換,為電壓要求各不相同的多個微處理器和元件供電。 ISL85410、ISL85415和ISL85418向xiang設she計ji工gong程cheng師shi提ti供gong最zui大da的de靈ling活huo性xing,支zhi持chi寬kuan輸shu入ru和he輸shu出chu電dian壓ya範fan圍wei。由you於yu這zhe些xie器qi件jian是shi引yin腳jiao兼jian容rong的de,所suo以yi一yi種zhong布bu局ju可ke用yong於yu多duo種zhong係xi統tong,從cong而er幫bang助zhu加jia快kuai產chan品pin上shang市shi速su度du和he降jiang低di設she計ji成cheng本ben。
效率是係統設計工程師麵臨的常見設計挑戰
Mark Downing還認為,效率仍然是係統設計工程師麵臨的常見設計挑戰。特別是,工廠自動化現在需要效率更高的電動機和過程控製設備通過收集、存cun儲chu和he分fen析xi數shu據ju來lai監jian測ce和he控kong製zhi係xi統tong互hu動dong。運yun動dong控kong製zhi係xi統tong與yu對dui應ying運yun動dong信xin息xi輸shu入ru之zhi間jian的de接jie口kou需xu要yao嚴yan格ge同tong步bu,電dian動dong機ji控kong製zhi子zi係xi統tong的de所suo有you方fang麵mian都dou必bi須xu盡jin可ke能neng高gao效xiao和he精jing確que,以yi管guan理li電dian動dong機ji的de速su度du、扭矩和位置——無論是在組裝線上還是在便捷式電動工具中。比如intersil 的HIP2103($0.9500)和HIP2104半橋驅動器,使用直流電動機、三(san)相(xiang)無(wu)刷(shua)直(zhi)流(liu)電(dian)動(dong)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)或(huo)其(qi)他(ta)類(lei)似(si)負(fu)載(zai)設(she)計(ji),以(yi)改(gai)善(shan)係(xi)統(tong)可(ke)靠(kao)性(xing)或(huo)降(jiang)低(di)錯(cuo)誤(wu)動(dong)作(zuo)而(er)引(yin)起(qi)的(de)災(zai)難(nan)性(xing)電(dian)橋(qiao)故(gu)障(zhang),兩(liang)種(zhong)橋(qiao)式(shi)驅(qu)動(dong)器(qi)均(jun)通(tong)過(guo)獨(du)特(te)的(de)電(dian)源(yuan)管(guan)理(li)方(fang)法(fa)來(lai)延(yan)長(chang)電(dian)池(chi)續(xu)航(hang)時(shi)間(jian),具(ju)體(ti)而(er)言(yan),支(zhi)持(chi)業(ye)內(nei)最(zui)低(di)的(de)睡(shui)眠(mian)模(mo)式(shi)電(dian)流(liu),以(yi)最(zui)小(xiao)化(hua)器(qi)件(jian)在(zai)不(bu)工(gong)作(zuo)時(shi)或(huo)處(chu)於(yu)待(dai)機(ji)模(mo)式(shi)時(shi)的(de)功(gong)耗(hao)。客(ke)戶(hu)需(xu)要(yao)的(de)是(shi)電(dian)池(chi)續(xu)航(hang)時(shi)間(jian)長(chang)、可靠和使用壽命長的產品。
他進一步指出,家庭和工廠的節點也是物聯網重要組成部分,也是推動電源管理IC產線發展的重要趨勢。物聯網——家庭和工廠中的節點開始實現互連,使我們的生活和工作方式智能化——完全依賴於使這些互連節點在電池支持下運行數年而非數小時或數天的能力。Mark Downing詳細介紹道,對尋求用於工廠自動化和過程控製係統的解決方案的電源工程師,Intersil數字和模擬控製器、電源模塊、開關穩壓器和LDO可幫助簡化設計和集成。無論是模塊還是離散控製器,都為GUI軟件所支持;這種軟件甚至無需寫一行代碼,並且其花費等同於甚至少於模擬係統。
在采訪的最後,Mark Downing表(biao)示(shi),非(fei)常(chang)看(kan)好(hao)工(gong)業(ye)控(kong)製(zhi)電(dian)源(yuan)領(ling)域(yu)。隨(sui)著(zhe)工(gong)業(ye)係(xi)統(tong)增(zeng)加(jia)電(dian)壓(ya)軌(gui)的(de)數(shu)量(liang),更(geng)高(gao)的(de)係(xi)統(tong)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)必(bi)須(xu)達(da)到(dao)保(bao)護(hu)不(bu)動(dong)產(chan),並(bing)降(jiang)低(di)係(xi)統(tong)成(cheng)本(ben)的(de)需(xu)要(yao)。鑒(jian)於(yu)這(zhe)些(xie)動(dong)態(tai),2015年將是具有低成本性和易用性的數字電源獨特增長的一年。Intersil視中國為最具戰略意義的市場,並且我們投資定位於中國領先的電子產品製造商的創新產品。預計對更多高能效電子產品的需求將在2015年創造新的增長機會。將為其中國客戶提供差異化的技術,助力解決最具挑戰性的係統設計問題,並促使客戶獲得自身目標市場份額。
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