服用超過電源的興趣(事業單位)、交流/直流或DC / DC，會注意到，集成化和小型化已造成大影響的最近。爲什麼會這樣?
這一簡短的綜述回顧一些去年的有趣的公告揭開被電源廠商的應用新進展。設計用於減少給定功率級的尺寸，並保持熱管理的可靠性。解決這些問題並非易事。這是拓撲之間的平衡，減輕了設計上的頭痛，找到了改進的組件和製造方法。
趨勢
幾個組織監控電力項目包括PSMA(電源製造商協會)去年3月報告的趨勢在亞太經合組織(2014)包括：
對於孤立的dc / dc期望：
> 300、2015¼磚1.2 V輸出
採用GaN開關器件
3D包裝技術的強勁增長
對於非隔離dc / dc期望：
改進功能性能(如調節和噪聲)
改進的熱性能和封裝性能
數字控制的出現
對於AC/DC：
功率因數校正(PFC)的廣泛應用
降低空載損耗的壓力
增加對一方控制的關注
這些趨勢表明，三產業發展的影響因素：顧客需求，組件的改進(例如，集成電路–控制器和有源器件和無源)和製造創新(包括包裝技術在系統的投資)。一切都很好，但現在最好的是什麼呢?
班級領導
由於其性質，有這麼多供應商，這是一個不斷變化的景觀。但是，讓我們根據最近的頭條新聞獲取一些數據點：
2014年12月，Vicor的高電壓芯片BCM在歐洲的艾麗卡獎獲得年度電力系統產品，聲稱功率密度大於2750 W/in3。
2014年10月：XP介紹ece60 60w AC / DC，以40%的規模優勢。
2014年10月：現代電力(AMP)財團的建築師組成。
2014年4月，崔公司發佈了一個新的基準，發佈了它的60個數字點負荷調節器。
2013年11月，Intersil推出zl8800雙相，補償，數字電源控制IC。
那麼這些事件證據是如何在知識的權力設計體系中發展的呢?
讓我們在與Intersil的zl8800雙相數字PWM控制器IC級開始。它支持從200千赫切換到1.33兆赫，這有助於減少電源電感器的物理尺寸。此外，通過提供兩個控制階段，它允許更小的無源元件選擇，因爲電流可以通過相位對來共享。它爲數字控制的使用提供了一個新的標準。它是第四代控制器，完全否定了補償的必要性。這很重要。數字控制現在爲工程師提供了優化電源操作的機會，而無需重新設計硬件。
除了數字實現的明顯的系統監控好處之外，從創新者的角度來看，不太明顯但更重要的是控制靈活性。傳統上，開關模式設計採用固定頻率開關，再加上電壓或電流模式反饋。選擇固定頻率會導致被動儲能元件中可預測的電流，從而使它們的選擇更容易。這些元件根據輸出的需要大小;負載電流;可接受的紋波電壓;和噪聲。補償控制迴路在這些初始決策之後發生。問題是，這些決定使補償變得複雜，因爲在使用的組件和應用程序環境的差異上會有很大的變化。這種方法通常會導致一個具有次優帶寬和折衷穩定性的控制迴路。
考慮電感器容差。這些非線性元件根據平均電流、溫度、開關頻率和它們的年齡而變化。非鐵氧體電感器是臭名昭著的：在他們的額定範圍內，他們可以改變50%，代表一個真正的優化挑戰。創造一個穩定的循環，系統帶寬可由fswitch /降低10。這就要求輸出電容過大，以滿足暫態能量需求。這是一個不太理想的情況下，側重於系統小型化(和成本)。
然而，數字控制可以完全消除這種交易。的zl8800聲稱是同類提供補償的免費的解決方案，在不犧牲系統帶寬的第一個產品。部分的祕密是一個專有的系統稱爲電荷波模式，這可以補充從輸出電容的任何費用損失(S)在瞬態事件。控制迴路對採樣進行採樣，並允許設計在給定的應用程序中使用較小的輸出電容器。非線性電荷波模式確保能源儲備維持。這個關鍵的方面將數字實現與傳統的補償系統分開。由此產生的輸出具有最小的振鈴和超調。
一個緊湊的負載點(POL)的早期例子設計製作使用zl8800是崔公司的ndm3z-60具有標題60個輸出能力。它處理一個艱難的油料應用，提供低處理器核心電壓(微控制器和FPGAs)，範圍從0.6到1.5 V與高效率。除了受益的zl8800補償進展，第二個進步是使用SEPIC聯儲降壓拓撲結構有助於降低構件的應力和增加每循環的能量傳遞建立445 W/in3功率密度的突破。
一種新的AC/DC行業基準
雖然在一個相當低的功率密度只有10 W/in3，從XP中新ece60系列提供了一個緊湊的60 W離線電源解決方案。它也建立了一個新的性能標準，考慮到它設法將通用操作從85到264 VAC輸入結合起來，提供隔離，並滿足最新的EMC和功率因數標準。它聲稱與競爭對手相比有40%的優勢。這些單位可以提供峯值負載能力高達130%的額定負載時長達30秒，較寬的工作溫度範圍從- 25°C + 70°C.這些事業單位也回報非常可觀的89%的轉換效率。
XP的功率ece60系列交流/直流電源的圖像
圖1：ece60系列交流/直流電源。(XP電源)
先進的熱管理新時代
傳統的產品設計安裝電源散熱器件(MOSFET和功率電感)在印刷電路板的一側，靠熱量從設計的頂部去掉，主要通過熱傳導。然而，爲了滿足日益增長的功率密度需求，採用現代包裝技術和材料巧妙地利用三維設計技術來提供更大的散熱量，這一趨勢越來越大。
驚人的3千瓦/ 3現在可能
Vicor並非展示的芯片級的集成功率模塊的第一家公司，這個榮譽可能屬於enpirion(現在Altera的一部分);然而，Vicor一直在提高基準功率密度最積極。他們主張一個3千瓦的能力/在今天。下一代模塊使用他們的芯片(轉換器安裝在封裝)技術提供了在功率密度和功率損耗與前代相比減少了20%，一個令人印象深刻的增長。此舉使客戶可以獲得前所未有的系統規模、重量和效率收益。他們也很節省空間(850瓦/平方英寸)，提供高達98%的峯值轉換效率。
業績飛躍是如何實現的?通過組合步驟，包括應用3D封裝技術。芯片的祕密，應用在Vicor的BCM和DCM系列，是採用集成高頻磁結構相結合的高密度互連基板。該設計使用對稱的雙面板佈局，使電源處理和功率密度加倍。熱量可以從裝置的兩側排出。典型芯片模塊的熱模型如下所示，如圖2所示。兩個主要的體積功耗路徑(通過封裝頂部和底部)是顯而易見的。
Vicor的芯片熱模型的圖像
圖2：新Vicor芯片部分熱阻的熱模型。(由凱利訊半導體)
最初的投資組合包括五種不同的包裝尺寸。除了令人印象深刻的功率密度，這些解決方案是低調的。圖3顯示了這些產品變得多麼微小。
Vicor的芯片封裝尺寸選擇圖像
圖3：芯片包大小選項。(由凱利訊半導體)
推動數字標準向前邁進的財團
電源來自數字控制的多功能性對電源模塊的消費者和供應商來說是一把雙刃劍。如果沒有某種程度的標準化，選擇一種方法而不是另一種方法會對關鍵的系統元素產生不希望的鎖定。這是業界公認的最近形成的現代電力(AMP)財團的建築師，剛剛宣佈其第一個電力標準。
聯盟成員崔公司，愛立信和日本村田公司尋求建立智能電力系統常見的機械和電氣規格。到目前爲止，已經提出了兩個標準，以確保用戶的互操作性和安全的第二個源選擇，大大降低了下一代模塊的選擇風險。
當我們在功率密度上達到新的高度時，我們很容易忽視它在這裏所做的工程努力。在這一令人振奮的電力創新年的總結中，我們看到了幾項發展如何共同達到新的性能基準。這無疑總結了工程學的最好之處。