綠色電源設計趨勢：“開(kāi)源”與“節流”并舉

提升轉換效率是優(yōu)化電源系統性能，實(shí)現“節流”的重要一環(huán)，究其原因是各項節能環(huán)保標準及規范對現有電源系統提出了種種要求。例如，國際能源署(IEA)倡導的“1瓦計劃”提出在2010前，要將所有電器的待機能耗降至1瓦以下；80PLUS標準要求臺式PC機的效率在不同負載條件下都要高于80%；歐洲IEC555管理條例規定，功率超過(guò)75W的產(chǎn)品就需要增加PFC；美國加州能源委員會(huì )(CEC)則出臺了針對外部電源的強制性能效標準。必須采取措施來(lái)滿(mǎn)足這些電源標準和規范。AC/DC轉換的效率既與原材料本身相關(guān)，也涉及設計復雜程度和設計技巧的問(wèn)題。針對具體功率應用需求選擇合適的工作模式，優(yōu)化材料的選用并采用合適的設計技巧，能夠有效地提升轉換效率。除了采用損耗較低的器件，改善AC/DC電源性能主要可利用諧振轉換、同步整流等技術(shù)來(lái)實(shí)現。也可以通過(guò)新型的PFC結構提高效率，如無(wú)橋PFC和交錯式PFC等。交錯式PFC控制器可幫助設計人員簡(jiǎn)化電源設計，提高系統可靠性，實(shí)現更高的功率因數與額定效率。

　　對于DC/DC轉換器而言，開(kāi)關(guān)損耗是決定其能效的關(guān)鍵因素之一。軟開(kāi)關(guān)技術(shù)或者低柵電荷FET開(kāi)關(guān)等都是降低開(kāi)關(guān)
損耗的有效手段。此外，當負載很小或處于空載待機狀態(tài)時(shí)，可利用新型的工藝和控制方法(如SMARTMOS硅片工藝、脈沖跳頻技術(shù)、突發(fā)模式等)實(shí)現待機電流的最小化，從而使DC/DC轉換器在整個(gè)負載范圍內保持高效率。

　　從電源架構入手是改善能效的另一種途徑。電源架構的功效取決于系統級需求、采用的元件和設計拓撲。目前分布式架構應用得十分廣泛，這種架構具有最優(yōu)的調整精度和瞬態(tài)響應，可以向負載提供更好的加載和線(xiàn)性調整率以及良好的EMI性能。另一方面，根據系統的大小，規劃混合型的總線(xiàn)結構也能降低系統風(fēng)險和成本。

　　創(chuàng )新綠色能源的出現則為“開(kāi)源”提供了保障，因此，在盡可能深掘現有電源系統轉換效率的同時(shí)，半導體供應商也開(kāi)始將目光投向這些替代能源，如燃料電池、風(fēng)能、太陽(yáng)能、水力、地熱、潮汐等等，其中太陽(yáng)能、風(fēng)能和燃料電池是當前最受青睞的三種綠色能源。例如，太陽(yáng)能已在衛星和家用熱水器上得到了廣泛的應用，太陽(yáng)能驅動(dòng)概念車(chē)已經(jīng)出現；中國已在甘肅建成風(fēng)能發(fā)電中心；利用甲醇的燃料電池也已接近商用化，三星現已開(kāi)發(fā)出基于燃料電池的數碼相機和手機原型。

　　當然，太陽(yáng)能、風(fēng)能以及燃料電池的利用仍存在著(zhù)功率轉換效率低以及成本較高的問(wèn)題。不過(guò)，世界總是在矛和盾的交錯中前進(jìn)的，當前正在興起的有機薄膜太陽(yáng)能電池技術(shù)就有望可大幅提高功率轉換效率。同時(shí)，半導體廠(chǎng)商也正在積極開(kāi)發(fā)能夠最大限度獲取新型能源并將其轉換成電能的直流轉換技術(shù)，德州儀器的DC/DC升壓轉換器TPS61200支持太陽(yáng)能電池與微型燃料電池等新型電源在便攜式設備中的應用，可在不足0.3V的輸入電壓下高效工作。