隨著工業(yè)4.0、中國(guó)制造2025相繼提出，代表著第四次工業(yè)革命已經(jīng)在世界各地拉開了科技角逐的帷幕。那么以智能制造為主題的革命背景下，電源作為現(xiàn)代科技產(chǎn)品工作的主要?jiǎng)恿碓?，又需要哪些技術(shù)升級(jí)或創(chuàng)新?

討論工業(yè)革命下電源技術(shù)的創(chuàng)新，首先就要明確工業(yè)4.0所強(qiáng)調(diào)的技術(shù)重點(diǎn)——自動(dòng)化、智能化和互聯(lián)化。要落實(shí)這三點(diǎn)技術(shù)就需要提高云計(jì)算、云儲(chǔ)存以及大數(shù)據(jù)處理的能力，就不得不提支撐著“云”發(fā)展的電源管理技術(shù)，而電源管理的關(guān)鍵就在于電源轉(zhuǎn)換。受工業(yè)4.0的影響電源功率轉(zhuǎn)換主要呈現(xiàn)四大趨勢(shì)：更高的能源轉(zhuǎn)換效率、更高的集成度、承受更高的電壓以及更高的功率密度。

順應(yīng)上述電源功率轉(zhuǎn)換趨勢(shì)，TI推出了業(yè)內(nèi)首款單相DC-DC降壓傳感器——TPS548D22，該款產(chǎn)品可以處理40-A持續(xù)負(fù)載電流，為高電流單相降壓轉(zhuǎn)換設(shè)定了新標(biāo)準(zhǔn)。TI 模擬產(chǎn)品業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理趙向源介紹：“目前單相降壓傳感器最大電流只能做到30-A到35-A。如果業(yè)界真的需要40-A到50-A，大家就會(huì)采用用兩相來做，這意味著控制要分布在兩端，外圍需要兩套器件，特別是需要兩個(gè)電感。而TPS548D22只使用一個(gè)電感，這樣將會(huì)加大提升電源功率密度。”

(TI 模擬產(chǎn)品業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理 趙向源)

相較于傳統(tǒng)的傳感器，TPS548D22創(chuàng)新性的單相設(shè)計(jì)減少了多余的內(nèi)部集成部件，使得傳感器有了更大的空間用來集成其他器件。而這也是TPS548D22另一項(xiàng)創(chuàng)新——全面集成。TPS548D22也是第一顆集成MOSFET管的單相處理器，548D22利用了TI獨(dú)有的MOSFET制程，在其內(nèi)部集成了兩顆MOSFET管，上管只有2.9毫歐、下管1.2毫歐。MOSFET管跟控制模式聯(lián)系起來，簡(jiǎn)化外圍復(fù)雜補(bǔ)償，不需要復(fù)雜的R、C網(wǎng)絡(luò)，全部在芯片內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。

集聚高集成和多功能于一身的TPS548D22采用了TI獨(dú)有的堆棧(PowerStack)技術(shù)，使得芯片之間走線縮短，在5mm封裝內(nèi)實(shí)現(xiàn)高集成，從而保障高達(dá)40A的大電流高效輸出。我們都知道，DSP供電需要很高的電壓精度，電壓變化，處理器的處理頻率也會(huì)跟著變化。TPS548D22要保障大電流的輸出不僅僅只靠封裝技術(shù)，差分遠(yuǎn)端檢測(cè)技術(shù)也是保障TPS548D22能夠輸出電壓穩(wěn)定的重要?jiǎng)?chuàng)新技術(shù)之一。TI將PPB走線上的壓降損耗考慮在內(nèi)，進(jìn)行差分遠(yuǎn)端檢測(cè)，直接檢測(cè)負(fù)載端電壓，進(jìn)行反饋，由此保證了系統(tǒng)整體的輸出精確度。加之這顆傳感器內(nèi)的無緩沖設(shè)計(jì)，使得它在40A大電流工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生過壓現(xiàn)象，保證了芯片的安全。

(堆棧封裝技術(shù)結(jié)構(gòu))

在此次活動(dòng)中TI還發(fā)布了另一款新產(chǎn)品——功率密度最高的10MHz串聯(lián)電容降壓轉(zhuǎn)換器TPS54A20。TPS54A20在業(yè)界普遍使用的降壓處理器的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)串聯(lián)電容，通過這個(gè)電容，實(shí)現(xiàn)10-MHz高頻轉(zhuǎn)換。

增加了電容的降壓轉(zhuǎn)換器的電容電壓只需要是輸出電壓的二分之一，這給系統(tǒng)帶來了更高的效率以及安全性。54A20通過兩相交錯(cuò)工作，舉例來講若工作頻率為10-MHz，則對(duì)于每一相來說，只需要5-MHz，功而達(dá)到優(yōu)化效率的目的。值得一提的是54A20把最小導(dǎo)程時(shí)間僅為14納秒，較目前業(yè)界最低導(dǎo)程時(shí)間還要少17納秒，也正是54A20只有14納秒的導(dǎo)程時(shí)間才保障了10-MHz工作頻率成為了可能。

我們通過對(duì)比TI 前代產(chǎn)品54020與54A20來看54A20的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，這兩個(gè)產(chǎn)品都是10-A轉(zhuǎn)換器。54020是500KHz，54A20是10MHz。K方頻率從500K提升到了10M，從下圖兩個(gè)產(chǎn)品的對(duì)比圖中可以看出，54A20與之前產(chǎn)品相比體積縮小了八分之一、面積縮小了二分之一、電感高度從4.8mm變成了1.2mm，滿足了電源轉(zhuǎn)換器小尺寸、高效高頻轉(zhuǎn)換的需求。

無論是業(yè)界首款單相降壓傳感器還是工作頻率最高的電源轉(zhuǎn)換器，電源管理技術(shù)都在推動(dòng)著工業(yè)革命的發(fā)展。