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本站原创,作者:章鹰,电子发烧友执行副主编。

作为高压电源转换领域半导体技术的领先创新者,pi对于电源市场的变化尤为敏锐。pi看到,随着越来越多的智能手机、笔记本电脑搭载快速充电技术,充电器、数据线、移动电源和车载充电都得到了蓬勃发展,产业链上下游发展成为一条价值过百亿元的大产业链。

pi营销副总裁doug bailey指出,对于电源设计,过去,技术的主要驱动因素是价格和功率,近些年来,满足强制性效率及安全法规已成为最主要的因素。当然,紧凑轻巧始终是每个人最关注的因素之一。紧凑与效率通常如影随形,因为高效率的设计更少的散热,或者甚至是不再使用散热片。

图:pi营销副总裁doug bailey

对于目前市场增长最为迅猛的usb pd市场和无刷电机市场,pi带来了哪些领先的电源驱动解决方案?pi的ic产品在能耗、散热、设计的系统性上体体现了哪些优势?带着这些问题电子发烧友记者专访了pi营销副总裁doug bailey。

高压bldc电机驱动方案为2019年提供增长动力

相对于传统的家电产品,变频家电产品在能效、性能及智能控制等方面有明显的先天优势。近年来,变频家电正处在全面发展的阶段,主要应用于空调、微波炉、冰箱、热水器等耗电较大的电器。相较于不可变频冰箱,可变频冰箱的使用寿命长,噪音小,并且能够节省40%的能耗。

ihs统计,2017年全球家用电器销量约7.11亿台,其中4.67亿台为不可变频家电,占比达到66%,而可变频家电数量为2.44亿台,占比为34%。预计到2022年可变频家电销售量将达到5.85亿台,占比达到65%,未来5年销售量cagr为19.1%。

据记者收集到的罗姆提供的行业数据显示,2018年中国变频空调已经由最初的40%上升为50%,未来国内市场还有相当大的增长潜力,在海外市场,印度、中东和巴西等地区变频电器使用率还比较低,极具增长潜力。

pi高级产品营销经理cristianionescu-catrina表示:我们重新审视了迅猛增长的bldc市场所面临的挑战,以及全球范围内日益严格的节能标准和法规,于是推出了既可实现能源和空间节省,又能精简bom的创新解决方案。新方案不仅能轻松符合安全标准,还能简化电路和缩短开发时间。

pi在2018年11月13日,发布了bridgeswitch集成半桥电路(ihb)的电机驱动器ic产品系列。bridgeswitch ic内部集成了两个性能加强的fredfet(具有快恢复外延型二极管的场效应晶体管)分别用于半桥电路的上管和下管,且具有无损耗的电流检测功能,可使300 w以内的无刷直流(bldc)电机驱动器应用中的逆变器转换效率达到98.5%。ihb驱动器所提供的优异效率和分布式散热方法可省去散热片,有助于降低系统成本和重量。由于具有集成无损耗电流检测、总线电压检测和系统级过温检测等特性,因此该器件系列非常适合家电中的bldc电机驱动应用。bridgeswitch器件适合冰箱压缩机、暖通空调系统风扇以及其他家用和轻型商用泵、风扇和风机。

bridgeswitch ic中所使用的600 v fredfet集成了快速超软恢复体二极管。这有助于大幅降低开关损耗和减少噪声的产生,从而简化系统级emc设计。这款新的高压自供电半桥电机驱动器ic还具有内置的器件保护和系统监测特性,同时具备一个可靠的单线接口用以进行工作状态的更新,在电机微处理器和多达三个bridgeswitch器件之间进行通信。每个bridgeswitch器件的上管和下管限流点都可以单独进行设定,这样无需微处理器及相关外围电路在电机绕组开路或短路情况下提供整个系统的保护。集成的无损耗电流监测特性可提供基于硬件的电机故障保护,有助于简化电机故障保护机制,从而满足iec60335-1和iec60730-1要求。

2019年2月7日,pi发布的2018年业绩报告显示,在11月pi推出其bridgeswitch ic产品后, 该公司看到家电市场的机会更大, 这给其潜力市场增加了约5亿美元。应用范围包括空调、吊扇和各种家电应用, 包括冰箱压缩机、水泵、洗碗机和洗衣机, 以及用于干衣机、空气净化器和抽油烟机的风机和鼓风机,pi正全面开拓潜力市场,以期获得2019年增长的巨大动力。

为usb pd提供更多的应用场景

2018年,快充市场风起云涌,采用usb-c接口、支持usb pd快充的设备越来越多,usb pd快充在智能手机、平板、游戏机、笔记本等设备上大放异彩;氮化镓(gan)功率器件开始商用并成功与usb pd快充结合,让产品的功率密度以及效率大幅提升;再比如华为、oppo等厂商将手机端的快充功率提升至40w、50w,媲美笔记本电脑。

据媒体统计,目前支持usb pd快充的机型有43款,其中国内24款,占比55.8%,而支持usb pd快充的手机品牌也已经达到14家。几乎所有主流的手机厂商都已将usb pd快充协议纳入到了手机的充电配置,usb pd快充市场也拥有了相当庞大的用户基数。

pi营销副总裁doug bailey前瞻道:“智能移动设备快速充电技术,应用场景已经从智能手机向平板、笔记本电脑扩散,大功率usb-pd充电器的出现同时也提出了尺寸、效率和散热挑战。”

智能移动设备厂商对快速充电技术需求迫切。因此充电器必须具有更大功率,而这所面临的挑战是如何应对更多热量的产生。power integrations已专门研发出效率极高的ic,其产生的热量很小。这有助于实现紧凑轻巧的大功率适配器,对客户更具吸引力,也更便于用户携带。

pi近期采用这项技术推出的最新产品是innoswitch3-pro系列可设定恒压/恒流和恒功率离线反激式开关电源ic。新器件可提供65w的输出功率,并且在各种输入电压及负载条件下均可提供94%的高效性能。另外,通过简单的双线i2c接口可以对输出电压及电流进行精确的动态阶跃控制(电压阶跃步长为10mv,电流阶跃步长为50ma)。新器件可与微控制器配合工作,也可根据系统cpu的指令来控制和监测离线式电源。其应用几乎涵盖所有快充协议,包括usb功率传输(pd) 3.0 + pps、quick charge4/4+、afc、vooc、scp、fcp,以及其他工业和消费类电池充电器、可调光led镇流器驱动器及输出可调整的工业电源。

pi营销副总裁doug bailey表示,pi希望通过继续推出自己的创新产品在新的一年再创佳绩,增长动力正是pi在多个具有发展潜力的应用领域均处于领先地位 —— 电动汽车、无刷直流电机、智能移动设备快速充电以及家用、商用和户外固态照明等等。

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