守望绿色
编者按：节能就是金钱，对于绝大多数消费品来说节能已经成为重要的市场竞争力之一。实现电子产品的节能降耗有多种手段，提高制程工艺是一种方法，但这种方法需要紧紧依靠技术的发展趋势并且将提升产品的成本，因此一个切实可行的重要手段就是提升电源管理的水平。
另一个与绿色有关的话题是电子污染。电子垃圾已经成为威胁人类生存的重要敌人。近年来，人们已经开始从源头对电子污染加以严格控制，欧盟的RoHS和中国更为严格的电子产品安全管理条例，都尽可能阻止重金属离子对环境的进一步污染，据悉，欧盟已经计划在2008年推行更为严格的REACH标准。
节能与环保是电子产业必须面对的生存问题，我们特别选择了几家在电子产业链的不同环节上有代表性的企业，以他们的亲身经验来指点一条通向绿色电子制造的坦途。
在美国，仅“服务器市场”消耗的电能就足够让 5 个巨型发电厂日夜不停地运转，在这样的电量消耗水平上，每年节省 1% 的电能就可能节省 2700 万美元。这个热门问题已经成为全球关注的焦点。自上世纪 90 年代中期以来，凌力尔特推出了很多同时具有高效率转换和低静态电流的电源管理集成电路，采用了已获专利的突发模式(Burst Mode)技术，最大限度地降低了集成电路在备用模式时自身所需的电流。在很多情况下，这种备用静态电流低至10mA至 20mA。
此外，系统设计师要克服的一个巨大障碍是器件在低功率或备用模式时的功耗，因为这时仍然从电池吸取电流。凌力尔特的电源管理集成电路采用了已获专利的突发模式(Burst Mode)技术。这种技术最大限度地降低了集成电路在备用模式时自身需要的电流。在很多情况下，这种备用静态电流低至 16mA。
凌力尔特为便携式电源管理应用提供的产品有很多优势，其中包括：高开关频率(高达 8MHz)、在轻负载和满负载时高效率转换(高达 96%)、在备用模式时有非常低的静态电流(低至 9mA)、高集成度(如集成 MOSFET 和肖特基二极管)。大多数由电池供电的手持式产品采用专用集成电路(ASIC 或 PMIC)来满足电池充电、电源通路控制、提供多个电源电压以及真正输出断接和准确 USB 限流等保护功能。大多数由电池供电的手持式产品通常由交流适配器、通用串行总线(USB)电缆或锂离子/聚合物电池供电，管理这些电源之间的电源通路是一个巨大的技术挑战。直到最近，设计师们一直试图用大量 MOSFET、运算放大器和此类器件以分立方式实现这一功能，但是面临着热插拔、大浪涌电流等大量问题，这些问题会引起严重的系统问题。
根据大多数市场调查公司的数据，2007年电源管理半导体芯片的全球市场收入将达到 270 亿美元。其中，亚太(包括中国)市场的收入将达到约 100 亿美元。这使得中国成为重要地区，这不仅体现在生产上，而且体现在中国作为最终市场的重要性不断提升上。另外，美国半导体行业协会(SIA)预测，在 2007年，全球模拟半导体芯片市场规模将达到约 430 亿美元，其中高性能器件将占相当大部分。这些数字背后的市场驱动力量主要是蜂窝电话、智能电话、媒体播放器、数码相机、数字媒体广播(DMB)系统和个人导航设备(PND)等由电池供电的手持式产品，它们需要较长的电池工作时间和多种电源电压。■
无论是哪一地区还是哪一市场，节能或是高能源效率产品都深受客户欢迎。
产品的能源效率有三个不同层次的含意：对于广大的用户来说，高能源效率产品等同于低能耗产品，他们都希望藉着更高的效率可以减低电费方面的开支。对于公共机构、大小企业及政府机关来说，能源效率问题也就是环保问题。对于其他顾客来说，能源效率是个如何散热的复杂问题。对于其他人来说，能源效率是个关乎电池寿命长短的问题。
国半一直致力为节能要求极高的电子产品开发创新的集成电路及工艺技术，其中包括国半专有的BiCMOS-8 工艺技术、已注册专利的封装技术、以至一系列全新的节能产品。这些节能产品全部归于PowerWise品牌之下，包括性能/功率比极高的产品(个别产品);可与其他集成电路搭配一起以实现高能源效率设计的产品(系统产品);国半的自适应电压调节(AVS)技术(专利技术)。适用于单片机系统(SoC)的PowerWise技术采用自适应电压调节(AVS) 技术，因此可将数字处理器的功耗减少达70%。
除了PowerWise产品之外，国半还计划推出各种设计工具套件与网上模拟测试工具，以及提供相关技术的参考资料，以协助客户设计能源效率要求极高的系统。
展望将来，能源效率/节能及功率密度将成为业界最关注的亮点，相信最大的挑战也来自这两个技术领域。国半一直致力于研发先进能源管理技术，成功开发多项创新技术，SuPA(即功率放大器供电系统)技术不但可以延长电池寿命，而且还可解决CDMA/WCDMA手机的散热问题。采用SuPA技术(例如LM3208芯片)可节省高达80%的能耗。
国半一直大力投资开发新的封装技术。以功率密度为例来说，最新的 micro SMDxt 封装技术便优于同类竞争产品。功率密度是指利用最小面积输出最高功率。国半同时也是LED驱动器解决方案的领导者。
随着国内本地设计的总有效市场(TAM)不断成长，高性能模拟芯片的市场需求也持续上升。加上国内的产业也开始转型，由生产低成本的电子消费产品转为设计高性能的电子系统，令高效模拟芯片的市场需求更形殷切。对国内电子产品设计工程师来说，他们必须进一步提高产品的性能，例如提供更多嵌入式功能，加强其音响效果及画面清晰度、延长电池寿命以及减低电磁干扰，确保产品有自己的独特优势，这样才可在市场上脱颖而出。若产品没有竞争优势，无论怎样削价促销，到头来只会被市场淘汰。■
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安森美半导体
电子产品的节能主要体现在提高电源工作效率，降低待机功耗和改善功率因数等。世界各国政府和国际组织也纷纷出台相应的节能规范标准。
从技术上讲，安森美半导体积极开发和利用能够满足并超越各种节能法规要求的技术和方案。如我们近斯推出的300 W GreenPoint ATX电源参考设计在高电压输入时可以达到86.5%的满载高能效，更接近计算产业气候拯救行动(CSCI)组织提出的到2011年实现满载下87%能效的要求。
从市场来看，由于竞争激烈，上市时间压力大，客户常常需要半导体制造商针对其应用需求提供经过验证的参考设计。针对这种需求，安森美半导体提供一系列的高能效GreenPoint参考设计，其应用范围涵盖电源适配器、ATX电源、CRT电视电源和LCD电视电源等;这些参考设计再辅以安森美半导体提供的完整支持，可以全方面满足客户的需求。
对于电子产品来说，需要不断提升其电源工作能效和改善功率因数;此外，由于其在待机状态下几乎完全不发挥作用但却要消耗电能，造成不必要的能源和金钱浪费，所以业界努力的一个重点便是降低待机功耗。另外，电子产品在轻载工作条件下工作效率的提高也逐渐成为关注的研究热点。 在降低待机能耗和降低轻载能耗方面，常见的技术包括高压启动和动态自供电、跳周期和频率回走等。安森美半导体还积极开发独树一帜的创新技术，如软跳周期和待机状态下关闭功率因数校正(PFC)功能等。如安森美半导体的NCP1271增强型PWM电流模式控制器采用软跳周期技术来控制峰值电流，并消除一些开关脉冲，从而控制开关损耗，以实现空载、轻载状态下的卓越高效性能;此外，安森美半导体的固定频率电流型PWM控制器NCP1230和准谐振电流模式PWM控制器NCP1381具有在待机状态下关闭PFC的功能。当芯片检测到系统进入待机时，会自动切断PFC 的VCC供电。这样等于省去了一个损耗环节，可以实现超低待机损耗。
中国市场是全球市场的重要组成部分，且其地位仍在不断提升。以安森美半导体为例，仅中国市场所贡献的营收就达37%。中国电子企业和工程师应放眼全球市场，注重各种节能环保规范标准的要求和自身要肩负的社会责任，在设计中积极考虑并选用电源管理方面技术领先供应商的高性能解决方案和参考设计，设计出拥有全球竞争力的高性能和高质量产品，从而把“中国制造”推向更高的层级。■
飞兆半导体
开发节能方案和提高能效的产品是半导体制造商的宝贵商机。全球范围内实施的各种功效法规，比如能源之星(ENERGY STAR)、1瓦倡议、80 Plus和中国节能计划，以及能源成本的不断提高，都在推动对低功耗高能效产品的需求。
在可预见的未来，所有形式的节能都仍然是推动半导体制造商发展的力量。对电子产品的需求不仅在发展中国家继续增长，在电子产品业已饱和的其它地区也是如此。消费者需要越来越多具有更多特性和功能的电子产品。
飞兆半导体的高能效解决方案主要用于电机控制、照明设备、电源和计算机应用。飞兆半导体的节能产品组合包括：
SPM产品。这些器件在单个封装中整合了多达12个独立的芯片，可提供完整的集成功率管理解决方案。
FPS产品。能满足低待机功耗规范，简化设计，减小EMI辐射，并降低成本。飞兆半导体的FPS器件可将开关损耗降至1瓦以下，完全符合政府及机构制定的相关规范。
Intelli MAX先进负载开关。采用业界领先封装，具有功率管理和保护功能，整合了最佳的低压功率半导体和模拟控制电路。
功率因数校正 (PFC) 产品。这些控制器能将功效提至最高，降低电力线负载，并提高开关电源 (SMPS) 的功率因数，满足“80 PLUS”计划的要求(即80% 或更高的功效和0.9及以上的真正功率因数)。
SuperFET器件。这种新一代高压MOSFET专为要求严苛的高效、高压、快速转换应用而设计。典型应用包括PFC、照明和AC/DC电源系统。
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集成式电机驱动解决方案(50VA到10kVA)。范围广泛的IGBT和MOSFET产品系列，适用于汽车、工业和消费市场。
中国已逐渐成为全球经济的重要组成部分。全球接近四分之一的人口在中国，他们对电子商品的需求也在不断增长。主要的市场驱动力量是消费电器领域，比如空调和白色商品，以及电视、DVD、机顶盒、手机及计算机等数字消费产品。在中国，个人电脑的使用量每28个月便翻一番，而且冰箱和空调等家用白色商品的耗电需求目前已占中国能源总需求量的10% 左右。
预计在中国，消费类、超便携、汽车和数字消费产品仍将是快速增长的主要市场领域。不过，中国的能效提案将在未来发挥重要作用。中国的能源消耗速度快于GDP，这表示要实现国家可持续性发展目标存在艰巨的挑战。高能效产品的开发将有助于推动中国电子业向下一阶段发展和增长。■
RoHS实施对电子设计的最新影响和思考
欧盟RoHS最重大的影响是限制焊料内含有铅。无铅焊料的使用本身不要求更改电气设备设计，但欧盟RoHS要求对设计进行更改。
更高温度导致对元器件和绝缘板的损害，最好能尽量降低这一损害。板布局可以提供帮助，并避免同时焊接极大的元器件和小的热敏感元器件。更高Tg绝缘板可帮助避免在更高焊接温度时的变形和脱层问题。无铅可焊镀层一般是纯锡，但也可使用锡铋和锡铜。所有这些材料都容易受到可能导致短路的锡须所带来的影响。有研究指出，当焊点遇到较高张力时，无铅焊料比锡铅焊料更容易受到热疲劳的影响。在低张力的情况下，无铅焊料似乎表现更优秀。设备的设计可最大限度降低焊点的张力，例如，通过避免使用大型芯片组件、无铅陶瓷器件和带有合金42铅框的J引脚IC。带有灵活“鸥翼型”端接的器件和小型芯片电阻器等可以降低风险。
EMC性能要求面板之间有良好的传导性，传统上是基于六价铬的钝化涂层而实现。虽然有替代品，但可能不足以满足在更苛刻环境中使用的设备的要求，可能需要能够保证EMC性能的替代设计。
设计工程师不能仅考虑计划使用的器件的技术性能，而且还需要保证这些器件符合欧盟RoHS等规范，并能够承受回流温度。然而，仅凭对遵从法规的供应商的信心还不够，供应商的可靠性必须首先得到保证。像派睿电子这样的供应商已经制订了全面的措施，用于保证如果声称某个部件符合欧盟RoHS要求，则一定会符合要求，但并非所有供应商都有这种严格的程序。
对设计工程师的影响：
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