隨著全球數(shù)字化進(jìn)程的不斷推進(jìn),電子設(shè)備在日常生活中的普及程度大幅增加,從家用電器到工業(yè)設(shè)備,電源系統(tǒng)的可靠性和高效性成為保障設(shè)備性能的關(guān)鍵。現(xiàn)代電源設(shè)計(jì)需要應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的電網(wǎng)環(huán)境、嚴(yán)苛的性能要求,以及不斷演進(jìn)的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí),全球?qū)G色能源的需求促使能源效率和可持續(xù)性成為電源技術(shù)發(fā)展的核心目標(biāo)之一。
傳統(tǒng)電源設(shè)計(jì)往往依賴(lài)多級(jí)轉(zhuǎn)換,雖然能夠滿(mǎn)足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求,但其復(fù)雜性和效率瓶頸限制了進(jìn)一步的優(yōu)化空間。多路輸出電源技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,通過(guò)集成多路恒流和恒壓輸出,不僅簡(jiǎn)化了電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì),還提升了能源利用效率。這種技術(shù)已在多個(gè)領(lǐng)域取得顯著應(yīng)用,如通信設(shè)備、電動(dòng)汽車(chē)充電系統(tǒng)、智能家居設(shè)備等。
在這些應(yīng)用場(chǎng)景中,恒流輸出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)尤為突出,特別是在對(duì)穩(wěn)定電流需求嚴(yán)格的場(chǎng)景下,如LED驅(qū)動(dòng)和電池管理系統(tǒng),恒流輸出能夠確保設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間工作中的可靠性。而恒壓輸出則為精密測(cè)量?jī)x器、數(shù)字電路和通信設(shè)備提供了穩(wěn)定的工作電壓,確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院拖到y(tǒng)的穩(wěn)定性。
電源技術(shù)將進(jìn)一步向高效、智能化和集成化方向發(fā)展,特別是在智能設(shè)備、可再生能源系統(tǒng)和先進(jìn)制造領(lǐng)域。隨著物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、5G通信技術(shù)的快速普及,電源系統(tǒng)需要具備更高的靈活性和智能化管理能力,以適應(yīng)各種復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境。
高效能源管理與綠色設(shè)計(jì)環(huán)保政策的日益嚴(yán)格以及全球?qū)?jié)能減排的共同需求,促使電源設(shè)計(jì)在能效方面不斷優(yōu)化。未來(lái),電源管理系統(tǒng)將通過(guò)更高效的能量轉(zhuǎn)換技術(shù),如寬禁帶半導(dǎo)體器件(如GaN和SiC)的應(yīng)用,進(jìn)一步降低能耗并提升電源的轉(zhuǎn)換效率。同時(shí),多路輸出電源的設(shè)計(jì)將與可再生能源系統(tǒng)深度結(jié)合,尤其是在光伏發(fā)電、風(fēng)能利用和儲(chǔ)能系統(tǒng)中,進(jìn)一步推動(dòng)綠色能源的廣泛應(yīng)用。
智能化與自適應(yīng)電源管理智能化和自適應(yīng)控制將成為未來(lái)電源系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。通過(guò)引入智能控制算法和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù),未來(lái)的電源系統(tǒng)將具備自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力,可以根據(jù)負(fù)載變化、環(huán)境溫度變化等動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出,最大化提升系統(tǒng)效率。例如,智能家居系統(tǒng)中的多路輸出電源可以根據(jù)設(shè)備使用情況動(dòng)態(tài)調(diào)整功率分配,確保設(shè)備的高效運(yùn)行和長(zhǎng)壽命。
高度集成與模塊化設(shè)計(jì)未來(lái)的電源系統(tǒng)將更傾向于高度集成化和模塊化設(shè)計(jì),以應(yīng)對(duì)更緊湊的設(shè)備需求和復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景。例如,在5G基站、邊緣計(jì)算設(shè)備和電動(dòng)汽車(chē)充電樁等應(yīng)用中,高度集成化的電源系統(tǒng)不僅能節(jié)省空間,還能提高整體系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性。同時(shí),模塊化設(shè)計(jì)將使電源系統(tǒng)的擴(kuò)展和維護(hù)更加靈活,用戶(hù)可以根據(jù)需求更換或升級(jí)模塊,而無(wú)需對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模改造。
多功能電源管理與安全性未來(lái)的多路輸出電源系統(tǒng)不僅需要滿(mǎn)足多種輸出需求,還要在功能上實(shí)現(xiàn)更全面的管理。隨著物聯(lián)網(wǎng)和智能系統(tǒng)的日益復(fù)雜,電源系統(tǒng)需要整合更多的功能,如負(fù)載監(jiān)控、電能計(jì)量、遠(yuǎn)程控制等,進(jìn)一步提升系統(tǒng)的智能化水平。同時(shí),隨著網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題的日益突出,電源系統(tǒng)在安全性上也將面臨新的挑戰(zhàn),需要通過(guò)數(shù)據(jù)加密、訪問(wèn)控制和防篡改設(shè)計(jì)來(lái)確保系統(tǒng)安全。
標(biāo)準(zhǔn)化與兼容性隨著多路輸出電源技術(shù)在各類(lèi)應(yīng)用中的廣泛應(yīng)用,標(biāo)準(zhǔn)化和兼容性問(wèn)題將成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。未來(lái),電源系統(tǒng)需要與不同設(shè)備和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接,尤其是在智能家居、智慧城市等需要多種設(shè)備協(xié)同工作的場(chǎng)景中,電源的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)至關(guān)重要。為了確保不同品牌和設(shè)備間的兼容性,行業(yè)需要建立統(tǒng)一的電源接口標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議規(guī)范,類(lèi)似于Matter協(xié)議在智能家居領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化努力。
InnoMux™-2也可以用于多路恒流輸出的場(chǎng)合,用于驅(qū)動(dòng)大量LED,典型的應(yīng)用場(chǎng)景是顯示器。使用InnoMux™-2實(shí)現(xiàn)4組恒流輸出,并帶有1組恒壓輸出的案例如下圖所示
簡(jiǎn)化的原理圖如下圖所示
其核心芯片是InnoMux2-BL,該芯片集成度很高,因此外圍電路非常簡(jiǎn)單。測(cè)試板的實(shí)物圖如下圖所示
當(dāng)然,我們也可以嘗試用獨(dú)立的模擬和數(shù)字芯片去實(shí)現(xiàn)功率動(dòng)態(tài)分配的電源。一個(gè)3路輸出的恒流源設(shè)計(jì)如下圖所示該電路有3路電流輸出,額定電流分別是0.35A、0.7A和1.05A,交叉調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率都不高于2%,電源效率不低于85%
該電路設(shè)計(jì)需要采樣4路電壓信號(hào)和3路電流信號(hào),并輸出4路PWM信號(hào)控制開(kāi)關(guān)。為了能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的系統(tǒng)控制,該電路引入了一顆數(shù)字信號(hào)處理芯片TMS320F280049C。
使用獨(dú)立的模擬和數(shù)字器件來(lái)實(shí)現(xiàn)多路輸出反激式電源的功率動(dòng)態(tài)分配思路雖然是公開(kāi)且明確的,但實(shí)際應(yīng)用時(shí),還是存在大量的工程問(wèn)題難以解決,成本也不好控制。作為原理分析和測(cè)試,我們可以做出少量樣機(jī)。但是量產(chǎn)時(shí),使用InnoMux™-2的電路方案更加可靠、好調(diào)試、且具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)
未來(lái),多路輸出電源技術(shù)將在智能系統(tǒng)、可再生能源以及高端制造領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。通過(guò)技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新,電源系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)更高的能效、更強(qiáng)的智能化管理和更廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。以InnoMux™-2為代表的先進(jìn)電源管理解決方案,將為未來(lái)電子設(shè)備的設(shè)計(jì)提供更可靠、更高效的技術(shù)支撐,助力全球數(shù)字化和綠色轉(zhuǎn)型。