大功率便攜式設備的電源管理挑戰及其解決方案

功率領(lǐng)域即將發(fā)生巨大的變化。例如，新的PMBus電源管理總線(xiàn)標準將在2006進(jìn)入主流。此外，像直接甲醇燃料電池(DMFC)等電源替代方案正在開(kāi)發(fā)當中，盡管它們離商業(yè)推出尚有很長(cháng)的一段距離。去年11月，國際民用航空組織決定從2007年開(kāi)始允許使用微型電池供電的筆記本電腦的航班乘客攜帶兩個(gè)備用甲醇補充盒。

與此同時(shí)，筆記本電腦的電源容量急需提升。便攜式設備的電源管理即將變得更加復雜。此外，設計人員還必須密切留意似乎無(wú)所不在的LCD背光技術(shù)的進(jìn)步，它已應用到從個(gè)人媒體播放設備到大屏幕電視的幾乎所有領(lǐng)域中。

筆記本電腦

事實(shí)上，在整個(gè)主板上，英特爾的下一代筆記本電腦芯片需要的功率最大，大到足以使我們必須以一整套全新的設計要求設計交流功率轉換器。

工作電壓在1到1.3V之間的芯片組需要30到50A的峰值電流。CPU單獨需要40到70W的峰值功率。再加上外設和存儲器，全功能筆記本電腦將需要150W以上的功率。在主板上，CPU電壓調節器模塊(VRM)將采用內插相位來(lái)放大電流。

由于筆記本電腦的交直流轉換器的額定功率超過(guò)75W，它們必須集成功率因子數校正(PFC)電路。市場(chǎng)上目前已出現了一些PFC控制器芯片，未來(lái)將會(huì )越來(lái)越多。

這些筆記本電腦交直流轉換器還可能從二極管轉向同步整流。這似乎意味著(zhù)如果轉換器的輸出電壓相當高的話(huà)，它將只提供小增益。不過(guò)，在減小FET導通電阻和封裝技術(shù)方面取得的進(jìn)步(如IR公司的directFET)使得同步整流技術(shù)更具吸引力。

上面提到的150W是指峰值功率。英特爾的熱設計電流(TDC)規范沒(méi)有對這些級別上的平均工作功率提出要求。因此，也許那些芯片對電池工作時(shí)間的影響不大。

不過(guò)，對電源設計人員而言，它們仍然代表著(zhù)挑戰。竅門(mén)在于設計一個(gè)能夠處理峰值功率級熱要求的電源，同時(shí)在中低功率需求期間保持高效率。

此外，筆記本電腦也可以像服務(wù)器和通信背板一樣采用一條中間總線(xiàn)。目前筆記本電腦的墻式適配器的輸出電壓在19V到24V之間，VRM會(huì )將它降下來(lái)。另一方面，電信設備和服務(wù)器系統中的前端交直流轉換器也可提供48V的輸出電壓。在這些系統中，由于電壓較高，因此中間總線(xiàn)架構(IBA)的兩級降壓十分具吸引力。與48V相比，連接到負載點(diǎn)的12V電壓為降壓調節器提供了一個(gè)高效優(yōu)勢，因為它們有助于保持很低的輸入電壓/輸出電壓比值。