提升便携式产品电源管理方案可靠性

凌力尔特公司电源产品组产品市场主管 Tony Armstrong

在便携式电子产品领域，设计师面临着前所未有的挑战，对高性能电源管理系统的需求便是这些挑战中的一个。这些系统努力地在诸多相互冲突的目标之间寻求着某种最佳的平衡，这些目标包括：长久的电池运行时间、与多种电源的兼容性、高功率密度、小外形尺寸和有效的热管理。
虽然新型锂电池技术有望增加能量密度，然而现状是：非安全问题的增多抵消了电池能量密度的提高，从而促使人们采用较低充电(浮动)电压、热调整和适宜温度充电等诸多充电策略。新型电池化学组成实现了较长的运行时间，不过它们的电压放电范围被扩大了，在电池电压低于3V的条件下具有大量的可用能量。这种特性将对有关的功率转换系统产生影响，因而使得同步降压-升压型稳压器产生低至3V的输出。
当今的先进手持式产品所需计算能力的提升在很大程度上推动了用户对较高功率解决方案的需求。同时，电源轨的数目也在持续地增多。这种趋势愈发地要求人们使用多输出开关稳压器解决方案，以满足外形尺寸和效率目标，并把热损耗置于可控状态之下。此外，为了管理电池的运行时间，具有高效率(在很宽的负载电流范围内)和低待机(静态)电流的DC/DC转换器也是必不可少的。
此外，在几乎所有类型的便携式设备中，需要若干个不同的电压轨是非常普遍的，其中包括多个微处理器电压轨和众多的特殊功能电压轨。因此，人们对于借助电池来提供所需功率的需求大幅度增加。然而，电池的外形仍然较小，而且功率密度也仅实现了适度的增加。因此，电池运行时间和上佳的热管理能力已成为产品的重要卖点。市场对于非常紧凑和高效率多输出同步降压型转换器的需求随之而生。
便携式消费类产品的推广对电源管理方案的安全性、可靠性也提出了更高的要求。凌力尔特开发出一种预测可靠性系统，该系统把质量和可靠性信息组合在一个数据库中，以提供可靠性和趋势分析。此外，凌力尔特从一开始就在产品的设计中引入了大量的规划，这些规划包括器件布局考虑、输入和输出保护方案的选择、晶圆制造加工工艺的选择以及材料的规格和制造方法。
凌力尔特产品满足了美国、欧洲和亚洲的汽车客户对坚固性提出的额外要求。上述市场有其一套独特的要求，这些要求受美国汽车电子协会规范(例如AEC-Q100)的支配。凌力尔特的生产部件批准过程(PPAP)展示了我们产品所拥有的专为满足汽车应用苛刻要求而设计的额外可靠性优势。大体来说，我们的总产品时间失效率(FIT)很低，器件每工作10亿小时仅会出现0.5次失效。