電子繁榮的時代，電源技術將是永遠的支柱。電源技術追求高效率、高可靠性的目標從未改變。隨著新一代半導體材料的逐步成熟，新應用場景的登場，電源行業也在接受技術的變革和洗禮。
面向未來，電源技術繼續追求著功率密度的增加、整流技術的提升和分布式電源結構的優化，與此同時，也更關心電源的數字化和智能化、設計工具的人性化，以及如何適應快速多變的市場環境。本文盤點各主流廠商的前沿產品，以供各方未來設計與研發參考。
GaN技術的研發與應用前沿
GaN技術在2018年取得很大的進展，很多應用場景都開始出現GaN器件。作為最早研究GaN技術的廠商，英飛凌推出了600V GaN HEMT產品線——CoolGaN。該器件架構建立在低成本的硅基材料上，采用了橫向架構，很容易構建半橋模塊、全橋模塊；另外，在本征Al GaN層的頂部使用p摻雜的Al GaN門極。該器件具有非常極低的柵極電荷和輸出電荷，線性的電容特性和源到漏電壓，易于進行ZVS拓撲設計；同時，也沒有本征體二極管架構和相關的儲備恢復問題。CoolGaN的增強模式概念提供快速的開啟和關閉速度，以及在芯片或封裝級別上的更佳集成路徑，可實現更簡單且更具成本效益的半橋拓撲。增強模式更適合多芯片集成。
600V CoolGaN系列是根據特定的基于GaN量身定制的規范工藝基礎上實現的， 該工藝遠遠超過硅功率器件的標準。600V CoolGaN適用于電信、 數據通信、 服務器SMPS以及大多數其他工業和消費類應用。CoolGaN產品系列采用高性能SMD封裝，以充分發揮GaN的優勢。英飛凌還專門為CoolGaN配備了驅動器——1EDi-G1 EiceDriver系列，其具有獨立于占空比的開關特性，兩個關斷電壓，即使對于第一個脈沖，也可使用負柵極驅動電壓。
無線充電：當前市場的最大熱點
無線充電有Qi和PMA兩個標準。其中Qi標準由于得到了蘋果等公司的支持，已經成為主流標準。意法半導體（ST）的一系列TX端產品也支持Qi協議，功率范圍是2～15w。其中，以支持EPP規范的15W發射端控制器STWBC-EP為代表，該控制器的待機功耗僅16mW，端到端的效率能夠達到80%。此外，位置檢測、FOD、Q因數測量的功能也一應俱全。該產品集成有一個DC/DC升壓轉換器和控制器，還有Qi充電算法固件，開發者無需在設計中集成軟件和使用額外微控制器，即可完成方案設計。STWBC-EP的架構讓設計人員能夠靈活地優化外部半橋及相關柵極驅動器，支持5~12V的電源電壓，確保兼容USB快充。這款芯片還采用ST的獨有技術，給用戶更好使用體驗。這些獨有技術包括可以提升主動存在檢測性能的ST專利技術，當一個兼容設備放在充電區時，這項技術可以快速喚醒系統。此項專利技術還能提升異物檢測(FOD)性能，當含有金屬的物體距充電器過近時，這項檢測功能可以自動切斷電源，防止過熱現象發生。
Flex：板載電源的新技術
收購了愛立信電源模塊所成立的Flex電源模塊部門憑借多年的積累，已是板載電源行業的領先者，其單模塊電源的效率達到了優異的97.5%。Flex的產品覆蓋了工業、鐵路、數據中心等多個領域，電壓范圍從交流48V直到芯片級。該公司在2018年推出了最新的BMR481模塊，其采用了領先的混合調節比(HRR)技術，能夠更好地利用電源系統在其寬輸入電壓范圍內實現大功率轉換。BMR481可在高環境溫度和氣流有限的環境下提供更高的可用功率，意味著可以提供高可靠性。盡管該模塊帶有標準底板，但對于最具挑戰性的散熱環境，它也可以連接到散熱器或冷卻板上。因此，BMR481不僅適用于中間總線轉換、動態總線電壓和分布式電源架構，還能為采用多節電池供電的高端和高功率應用或ICT應用中常用的整流器供電。在BMR481的基礎上，Flex將在明年推出BMR482，作為第二代直接轉換器，其輸出將達到1.8V/100A，采用AVS總線或SVID控制，最大可進行6塊并聯。作為PSA的成員，Flex公司的48V直接轉換DC/DC模塊可以為OCP和數據中心公司帶來很好的效益。
芯片封裝的電源解決方案
同為模塊電源廠商，Vicor公司的電源產品也在不斷演化，從1980年代的大功率模塊，一直發展到現在的芯片化封裝產品。細數該公司的產品，包括了專有的ZVS及ZCS轉換器拓撲結構，系統級封裝（SiP）LGA模塊，VI Chip，轉換器級封裝（Chip）產品和VIA（集成式電源適配器）解決方案。Chip是Vicor為了應對散熱挑戰而推出的封裝技術，它可以像晶圓制造一樣，利用100％的PCB材料將各個轉換器排列起來，而沒有引線/引腳連接占用的空間。然后，陣列被鋸成一個個“芯片級”元件，沒有多余的非增值封裝，從而最大限度減少了客戶設計所使用的空間。VIA則是一個更大的功率元件平臺，提供一個熱適應的、靈活、高密度、低成本外殼給Vicor的前端（FE）功率轉換引擎，其中可整合EMI濾波器、瞬態電壓抑制（TVS）、浪涌保護與數字通信。針對小型化的應用，Vicor還有SIP、QFN和SM-ChiP三種封裝。對于最熱門的48V到CPU供電單項轉換器，Vicor也有相應的產品（VTM），日本的超算就使用了Vicor的電源方案。VTM是十分快速,功率密度和效率均極高的電流倍增器,可以符合高端功率應用的要求。其主要優點是幾乎可以免除負載電容,大大提升整個系統的密度和可靠性。
面向工業設備的解決方案
ROHM公司在本次大會上的演講主題是面向工業設備的電源解決方案。能源與汽車是其目前最為關注的領域，主要產品包括了門極驅動器、IPM、AC/DC和DC/DC。ROHM的隔離式門級驅動器主要采用了典型的3相逆變器電路，其隔離技術采用了無線圈變壓器，大幅減小了占板面積，輸入輸出延遲也大幅減小，魯棒性也很高。非隔離式則采用了SOI技術，可以承受600V高壓。IPM方面，ROHM的目標是使用SiC材料，并逐步應用在工業領域。而且，ROHM還在力推SiC的AC/DC。目前，ROHM已有AC/DC控制器BD768xFJ-LB加SiC MOSFET SCT2H12的整體解決方案。次級側同步整流控制器也是ROHM主推的系列，這種產品比傳統的整流電路降低了90%的功率損耗，無需單獨進行熱沉降。最后，在工業變頻器等應用場合，大功率設備會需要絕緣型電源/隔離型電源，ROHM為此推出了無需光電耦合器BD7F系列，因為無需光電耦合器，反激式構建的部件數量減少一半，可同時實現系統的小型化、節電、高可靠性。此外，本系列采用新開發的自適應導通時間控制，改善了隔離型電源控制IC的課題中的負載響應特性。
Microchip：擁抱數字化
在擁抱數字電源技術的路上，Microchip走得很堅定。數字電源的可控制性、及時性和可靠性使得各芯片公司都加大了投入。Microchip為數字電源提供了評估板、設計工具和具有外設的控制器。適用于數字電源的MPLAB入門工具包，低電壓PFC開發板和一系列參考設計構成了評估板和參考設計系列。為了便于開發，Microchip的數字電源設計套件還具有代碼配置器、補償器庫，只需簡單的步驟就可以開發出強大的數字電源產品。至于數字電源產品本身，Microchip本身也有一個強大的產品線，以dsPIC33EP GS為例，包括多達5個12位ADC（一共多達22個ADC輸入），可提供16 Msps的總吞吐量和300納秒的ADC延遲；還有四個模擬比較器均配有12位DAC，用于精度要求更高的設計；兩個片上可編程增益放大器可用于電流檢測以及其他精密測量。Microchip不斷提高控制器的性能，使之能加快算法執行速度，并提高開關頻率，最大限度發揮數字電源的優勢。
當前電源隔離的4大主流技術
目前，隔離技術的主流有四種：電容式、巨磁阻、磁和光，芯片大廠Silicon Labs所采用的是電容式。其新產品Si8xxxx使用的隔離介質是二氧化硅，優點是有經驗證的、好的控制工藝，已經使用了超過30年，低缺陷率，電解質強度非常高。Silicon Labs的隔離器產品線已經包括了多種產品，包括了數字隔離器產品家族，面向不同系統的IsoDriver產品系列，以及模擬隔離器和隔離ADC。
隔離器在工業應用中發揮著巨大的作用，如PLC系統，有128個通道，現場輸入可能是流出或吸入類型，光耦不能提供足夠高的速度用于伺服電機控制，且光耦易于受到溫度和老化的影響而性能下降。而Si838x就能解決這個問題，它能節省大量電路板面積，具有雙極輸入能力，2Mbps速率可提供可靠的伺服控制，在整個長壽命周期都能提供穩定和可靠的性能。
除此之外，Silicon Labs公司還是頭一家為電動汽車提供數字隔離器的廠家，其產品滿足汽車級的加工流程，具有DPPM保證，PSW/PCN處理，VDA和16949審計準備就緒。現在，已有多家電動車OEM廠商采用其產品。在EV/HEV中的電池管理系統，電池充電器（AC充電站或OBC）和電機驅動牽引逆變器中都有Silicon Labs產品的身影。
