未來應用市場增長的推動因素包括對環(huán)境的關注、遵守新的和新興法規(guī)的需求以及與能源成本和能源供給安全有關的商業(yè)問題。通過提高用電（如供暖和照明）效率和擴大電力技術（如混合動力電動車）的使用范圍，能耗可以大幅降低。然而，轉換全球能源系統(tǒng)是一大技術挑戰(zhàn)，電源管理在其中起關鍵作用，特別是在汽車、電器、照明、可再生能源和網(wǎng)絡計算等主要領域，可以利用現(xiàn)有和新興技術實現(xiàn)潛在節(jié)能。 

 

 

        電源管理的應用機遇 

 

 

        由于降低碳排放量的壓力以及與石油供應穩(wěn)定性和成本有關的問題，對混合動力汽車和電動車的興趣在不斷增長。例如，柴油車在推動可持續(xù)能源未來方面起到了作用，其燃料燃燒效率比同尺寸的汽油發(fā)動機高25~30%，而當今的混合動力汽車則可以實現(xiàn)超過45英里/加侖（mpg）的性能。通過為全混合動力汽車添加即插式特性，可以實現(xiàn)高達150mpg的額定燃料燃燒效率。另外，還可以通過用更輕的高級電子元件（如電子動力轉向系統(tǒng)）替換重型機械系統(tǒng)來進一步節(jié)約能源。通過整合更小的節(jié)能型清潔柴油發(fā)動機和采用再生制動與蓄能技術的高級電氣或液壓系統(tǒng)，柴油混合動力汽車還可以將效率再提高50%之多。隨著時代的發(fā)展，半導體會在開發(fā)效率更高的汽車方面起到重要作用。 

 

 

        家用電器和商用電器內的電動機消耗的電能占全球總電能的50%，是進一步節(jié)能的關鍵。法規(guī)和能效標識制度以及電器制造商更高的性能要求加快了用可以為很多電器節(jié)省高達60%電能的永磁變速傳動裝置替代機電激勵AC電感或有刷DC運動系統(tǒng)的步伐。然而，電子控制裝置的設計很復雜，涉及數(shù)字、模擬和功率級。并且，設計者必須以較低的成本為大批量電器市場實現(xiàn)高性能，還需要尺寸小、集成度高的元件來簡化生產(chǎn)。集成式設計平臺，如iMOTION，整合了最好的芯片、封裝、工藝和軟件，優(yōu)化了性能，同時簡化了設計任務，實現(xiàn)了主要成本目標，加快了產(chǎn)品面市步伐。 

 

 

         改進照明是最快的削減能源開支的方法之一，也是最簡單的節(jié)能方法之一。緊湊型熒光照明（CFL）比發(fā)光二極管（LED）技術經(jīng)濟，并且與效率低下的白熾燈泡相比，它消耗的能量低75%，產(chǎn)生的熱量低75%，使用壽命卻長10倍之多。盡管它具有很多優(yōu)勢，但是和大多數(shù)節(jié)能產(chǎn)品一樣，主要應用障礙在于購置成本。創(chuàng)新型半導體和封裝技術有助于削減熒光燈的價格，加之運行成本比白熾燈泡低，所以實現(xiàn)了更具吸引力的價值主張。 

 

 

        可再生能源增長很明顯。然而，隨著逆變器不斷挑戰(zhàn)效率極限，需要克服的挑戰(zhàn)也越來越多。例如，由于使用了非最佳功率器件，除了高開關和傳導熱損失，AC太陽能轉換器還面臨著重量和成本問題。IR公司的600V絕緣柵雙極晶體管（IGBT）系列將不間斷電源（UPS）和功率高達3kW的太陽能逆變器應用的功耗降低了30%之多。新款專用器件利用IR公司最新一代場終止溝槽技術來降低傳導熱損失和開關損失，并且針對短路要求低的20kHz開關操作進行了優(yōu)化，從而為UPS和太陽能逆變器應用實現(xiàn)了效率更高的能量轉換。 

 

 

 

        功率器件的挑戰(zhàn)和趨勢 

 

        通過整合電源管理信號鏈的不同部分可以實現(xiàn)很多優(yōu)勢，不僅可以縮小電源管理解決方案的尺寸，而且還可以通過在同一封裝內整合不同的技術為實現(xiàn)性能最大化創(chuàng)造機遇。 

 

 

        因此，研發(fā)挑戰(zhàn)不僅存在于功率IC開發(fā)階段，還存在于IC、功率器件和封裝設計階段。如果要以最低的成本、在目標應用內優(yōu)化集成式器件的性能，設計者必須完全了解這些元件的交互作用和性能折中。 

 

 

        隨著設計者和技術人員不斷接近芯片的物理極限，進一步提升性能就變得越來越復雜，付出的代價也會越來越高。為了提高系統(tǒng)的功率密度、減少能源浪費、同時縮小系統(tǒng)尺寸、降低復雜度、削減成本，某些情況下需要采用新技術方可構建元件，而某些情況下則可能需要使用新材料。 

 

 

        IR的氮化鎵(GaN)基功率器件技術平臺就是個好例子，它預示著高效功率設計新時代的到來。與先進的硅基技術平臺相比，IR公司的氮化鎵(GaN)基功率器件技術平臺GaNpowIR可以將主要品質因數(shù)（FOM）提高10倍之多。IR公司提供的主要優(yōu)勢包括利用專為大批量生產(chǎn)而設計的工藝實現(xiàn)的業(yè)內領先的質量、供應保障和成本結構。 

 

 

        IR公司氮化鎵采取的策略包括創(chuàng)造效率更高的功率半導體技術，開發(fā)新封裝解決方案來進一步降低損失，創(chuàng)建整合了各種電源管理和控制功能的新款經(jīng)濟型IC，讓用戶無需增加成本即可提高應用效率，為用戶提供輕松而快速地評估和實現(xiàn)這些新電源管理技術所需的工具與工程技術支持。 

 

 

        從功率MOSFET到驅動IC，IR公司都會繼續(xù)開發(fā)針對汽車應用（包括動力系、舒適性和信息娛樂）進行了優(yōu)化的高效解決方案。除了不斷提高現(xiàn)有硅基功率器件的效率和集成度，IR公司還會集中精力推出氮化鎵（GaN）基解決方案。 

 

 

        潘大偉 

 

        亞太區(qū)銷售副總裁 

 

       IR公司