电力电子面临的最严峻挑战之一是效率，必须最大限度地提高效率，以满足国际标准的要求并减少电力浪费，创造更可持续的产品。 任何交流供电的应用都需要电源，从最简单的手机充电器到工业应用中最复杂、功能最强大的SMPS。在理想的电源中，从交流电源汲取的所有功率都可供负载使用。实际上，这只有在电流与电压同相时才有可能。如果电流和电压彼此异相，则电网吸收的部分能量会丢失。电源的功率因数校正 (PFC)级正是执行此任务，试图尽可能接近对应于单位功率因数的理想情况。
人类最原始的冲动是前进，让事情变得更好、更快、更大。我们在半导体行业看到了同样的人类趋势，嗯，除了更大，在电子世界中实际上更小。一旦晶体管被发明出来，早期的先驱者就会问：“我们可以在同一个芯片上放置多个晶体管吗?” 导致杰克·基尔比发明了集成电路。如今，电源管理单元 (PMU) 将数量惊人的电路集成到单个 IC 中，更好、更小、更快地实现了这一目标。
随着 5G 网络、云计算、物联网 (IoT) 和虚拟化的普及，IT 基础设施正在推动对高性能计算服务器的需求。 每一代新的服务器都需要更高的计算能力和效率，同时也增加了对功率的要求。确保服务器满足市场需求的关键方面之一是了解微处理器的电源对整个服务器的动态响应和效率的影响。这使工程师能够配置电源以获得最佳性能。
消费电子产品的电池寿命取决于其集成电路的动态功率行为。如果可以调整动态行为以适应手头的任务，则可以实现相当大的功率节省。
最近，我正在研究可用于为 FPGA 供电的不同参考设计和资源。我发现一种设计是为了易于使用而创建的，使用集成电感器模块，一种是使用分立元件而具有成本效益的设计，另一种是使用 PMBus 设备制成的设计，为工程师提供了最大的灵活性来控制和监控每个轨道。尽管所有这些设计各不相同，但一个共同点是电源管理解决方案占用了相当大的电路板空间，其中包括稳压器、LDO、复位 IC、定序器、功率级等。
在过去十年中，电池供电的应用已变得司空见惯，此类设备需要一定程度的保护以确保安全使用。电池管理系统 (BMS) 监控电池和可能的故障情况，防止电池出现性能下降、容量衰减甚至可能损害用户或周围环境的情况。
电源系统设计包括设计参数之间的许多权衡，例如尺寸、成本、效率和负载瞬态性能。为了设计功率级，必须建立各种特性，例如瞬态容限、纹波电压和负载特性。系统设计人员正专注于通过更好地控制电池特性来使用新的电路拓扑来提高电源转换效率，以开发具有更长运行时间和更小的占位面积的系统。低效率对应于增加的功耗，必须充分处理。较低的开关频率会降低开关损耗，但较高的开关频率可提供更高的性能和更快的瞬态响应。西兰娜半导体推出了智能功率共享降压转换器电源IC。具有集成 USB-PD/FC 端口控制器的新型 SZPL3002A 降压转换器 IC 可显着减少执行 65-W 快速充电器和具有多达四个端口的适配器应用所需的组件数量。该电源 IC 采用完全集成的 USB-PD 控制器、MCU 和 VCONN 电缆通信协议，在这款高效 DC/DC 降压转换器中实现智能电源共享。
设计人员和最终用户现在将 USB 视为一种通用的、有点通用的充电源，在最佳情况下(USB 3.1/Type C)可提供高达约 100 瓦的功率。我们看到许多关于管理最新 USB 标准的电源传输和处理规范的应用笔记、文章和 IC。
随着信息娱乐和高级驾驶辅助系统 (ADAS) 的进步，半自动和自动驾驶的发展和扩展正在迅速接近。借助高清视频、控制卫星和无线广播、GPS 和移动设备连接以及备用摄像头，曾经只为高端汽车保留的系统正变得越来越普遍。
不久前，我被要求检查使用 TI UCD3138控制器生成在转换模式下运行所需的闭环控制波形的可行性。这些数字控制器非常灵活，并配备了很多花里胡哨的功能。我很好奇我能想出什么。
设计电源与其说是科学，不如说是一门艺术。瞬态和现实世界的交互过于华丽，无法用任何单一的电源系统模型来捕捉。通常，这些模型构建了某种传递函数，该传递函数与工厂或在数字电源设计中的功率级尽可能接近。为了测量实际系统的行为与模型的接近程度以及为控制该模型而创建的控制回路，电源设计人员必须测量系统的频率响应。然后将该数据绘制在波特图上并进行分析，以确定电源控制器设计的增益和相位裕度。在很多情况下，由于模型与实际工厂的不一致，在电源设计过程中会多次重复此过程。
TPS40422 和 TPS40425 是两种流行的数字 PMBus 控制器，用于从 10A 到 100A 的许多负载点 (PoL) 应用。两个数字控制器都设计为在没有 PMBus 的情况下启动;但是，需要对其进行编程以充分利用遥测、排序和裕度功能等优势。
企业服务器和交换机、存储连接网络和基站越来越多地使用带有 PMBus 的电源来轻松配置、控制和监控关键电压轨，例如大电流 ASIC、DSP、FPGA 和 DDR 内存内核，而无需软件编程。
在一个有时似乎专注于使用名义上的 12V 和 24V 电池组等所谓的严格限制电源运行的设计世界中，很高兴知道仍然需要能够处理更宽输入摆幅的稳压器。
我们终于进入了计算机与我们和我们的环境真正互动的未来，让我们的日常生活更轻松、更安全、更高效。我的车还没有自动驾驶，但它知道在前面的车自动驾驶时减速。我的手表知道我摔倒了，需要帮助。相机可以辨别一个人注视的焦点。智慧城市。工业 4.0。自动驾驶。5G网络。智能电网。这些领域的应用增长正在推动半导体设计的增长远高于行业平均水平。
