電力電子專輯-電源IC

電子月刊,146期,2007年9月

主編：鄒應嶼

　

主編簡介：

鄒應嶼先生，交通大學電子研究所博士。

現任交通大學電機與控制工程系教授、前瞻電力電子中心主任。

曾任職於工研院電子研究所、美國維琴尼亞理工學院電力電子中心訪問學者、交通大學電機與控制工程研究所所長、工研院、中科院、同步輻射中心顧問、國科會、經濟部、與專利局計畫審查委員、並曾擔任國內多家公司之技術諮詢顧問。

 

專輯前言

電源技術可以說是隨著資訊與通訊產品的需求規格而成長。過去十年來，由於可攜式多媒體產品的迅速發展，可攜式電源的技術也有了長足的進展，其中包括先進的半導體元件（如低導通電阻的MOSFET、極小回復時間的SiC Schottky二極體）、功率管理IC、創新的諧振電路拓撲、新型的PWM控制IC實現架構、數位電源技術、與新型的整合化磁性元件設計方法與封裝技術等等。這些新型電源轉換技術的發展，大幅的改善了電源供應器的性能、效率與功率密度，也提升了其相關應用資訊與通訊設備的效能。

隨著行動影音設備功能的複雜化，對電源管理IC功能的需求也日益提升，新一代行動通訊設備的電源電路設計必須兼具低功耗、低噪音、小體積、可程式化、高穩定、低價格等特點，這些設計要求成為新一代電源設計的挑戰。隨著電源體積的日益縮小，電力電子電源設計技術也必須與微電子IC設計技術整合，電源晶片(power IC)設計已成為一個需要具備特定專業知識與應用的IC設計產業。電源晶片主要包含電源驅動晶片(power drive IC)、電源控制晶片(power control IC)、與電源管理晶片(power management IC)，電源晶片的發展也從元件邁向系統整合的方向發展。近年來，台灣類比IC產業發展快速，在DVD、手機、LCD背光電源等等領域的電源IC均逐漸取得產品的主導地位，從類比電源IC設計、半導體製造、系統電源設計與製造，已逐漸朝向垂直整合的趨勢 發展。放眼全球，兩岸在資訊電源的設計與製造，已成為最具發展潛力的區域。

可攜式電子產品由於受到電池使用時間的限制，電源系統的設計必須從節省電池能量的角度多加考慮，從開始就必須納入系統的整體設計設計。例如，可攜式電子產品的處理器一般都設有幾種不同的工作狀態，通過一系列不同的節能模式可減少對電池容量的消耗。當用戶系統不需要最大處理能力時，處理器就會進入電源消耗較少的低功耗模式。從節能與系統整合的而言，電源管理在可攜式資訊設備與平面顯示設備均扮演著關鍵的角色，為了整合各子電源系統而發揮最大的省電效果，具有數位介面的可調式電源供應器將成為重要的發展方向。電源管理技術的發展，未來將進一步整合至前級電源，包含在前級電源的PFC/PWM控制IC也將包含配合電源管理的基本介面，因此，數位化的電源系統控制晶片將具有易於系統整合電源管理的發展。

電源晶片在可攜式資訊產品的應用具有龐大的發展潛力，本專輯針對此一主題，邀請國內相關研究學者專家，發表他們的研究成果。陳伯奇、陳拓光先生，以『 超低面積與功耗之內嵌式數位溫控器設計』為主題說明應用於筆記型電腦的內嵌式數位溫控器的設計方法。 進入深次微米製程的時代，低耗電設計已成為不可或缺的重要設計技術，黃柏鈞、曾俊彥、沈孟弘等先生發表關於『應用於系統晶片中之數位控制動態電源管理技術』的研究成果，應用數位訊號處理技術於電源管理的系統整合與效能最佳化。何昌祐先生以其多年從事於鋰電池管理晶片的實務經驗，以『鋰電池管理晶片之設計與應用分析』為主題說明應用於可攜式資訊設備的鋰電池管理晶片設計的實務考量。 無刷直流馬達具有高效率、高功率密度的優點，適用於以節能為訴求的應用，例如風扇、壓縮機、電動車等等，鄭光耀先生的『無刷直流馬達無感測控制MCU之設計與應用』 說明了未來新一代微電腦控制無刷直流馬達無感測控制IC的設計與應用。本專輯以『電源晶片』為主題，希望結合電源系統與類比電源IC產業，共同推動這個正在迅速發展的新興產業。

本期特論包含下列主題：

台灣•新竹•交通大學•電力電子系統與晶片設計實驗室