伴随手机及各种便携式消费电子产品的应用日益复杂，消费者对功能、性能、体积和成本等方面的要求也不断升级。电池供电成为手机制造商、电源管理IC厂商及消费者共同关注的焦点，如何延长电池的工作时间、提高使用寿命是业界面临的最大挑战。业界普遍认为，近几年电池技术的发展不会发生大的飞跃，因而多数厂商把注意力集中在电源管理及体系架构的革新上。 电源管理的创新： 提高电池的功率转换效率和利用效率 对于手机等便携式设备，电源管理更多地集中在两个环节，即提高电池的功率转换效率和利用效率。由低压差线性稳压器(LDO)转向开关电源的发展趋势即是顺应前者的需求，而后者则是通过厂商各自的新技术来改善负载器件的功率利用率。　　 LDO具有成本低、封装小、外围器件少和噪音小等优点。它的效率取决于输出电压与输入电压之比：η=Vout/Vin，因而它适用于压差变化不大的降压场合，压差稍大就会显露出效率低的弊病，造成功率的浪费，并可能因芯片发热对系统稳定性产生不良影响。而开关电源是以电感/电容作为储能元件，通过不同的拓扑结构/电荷泵可以完成升压、降压和反转电压的功能，在LDO的低效率场合有很好的应用前景，功率转换效率可高达90%以上。 但无论是电感式还是电容式开关电源都存在一定的缺点，设计人员需要针对具体应用选择最佳的转换方式。电感式开关电源转换效率高、应用范围广，由于采用电感、电容器件而造成面积大、纹波大是其缺点，可以通过提高开关频率的方法解决此问题。电容式开关电源在输出电压与输入电压为合适倍数关系时，效率可高达90%以上，但其输出电压和输出电流受限，另外转换效率受输出与输入电压比值的影响，而电感式开关电源则不存在这些问题。 电源管理的另一个研究热点是提高负载器件的功率利用率，如何做到“恰好满足需求”，实现最大限度的节能是问题的关键。美国国家半导体(NS)和德州仪器(TI)等公司分别倡导自己的解决方案。 NS的PowerWise闭环自适应电压调节(AVS)技术使便携设备动态地调整性能和功耗，可以将电池使用时间延长25%到400%。AVS通过一个反馈机制，动态地将电压调节到特定操作所需的最低水平，在高性能模式中采用额定电压，而低性能模式中则降低电压，实现功耗的降低。 TI的动态电压调整(DVS)技术将处理器与电源转换器连接成闭环系统，通过I2C等总线动态地调节其供电电压和频率，以提高功率利用效率。该公司的电源管理芯片TPS65010集成了充电电路、电感式DC/DC和LDO。另外，它还可以通过I2C总线对各路输出电压进行调节，非常适合为OMAP等类似处理器供电。 体系结构的变革： 分布式架构的优化及分比式架构 DC/DC模块电源问世后，电源体系架构的发展经历了从集中式电源(CPA)到分布式电源(DPA)，再到中转总线电源(IBA)和分比式电源(FPA)的演化过程。在通信和网络应用中，分布式架构及其优化方案已成为市场的主流。中转总线架构由于可通过12V标准输入使DC/DC在低输出电压情况下实现更高的转换效率，也获得市场的广泛接受。而分比式架构的推出，更是后起之秀，Vicor公司称之为“新世纪电源的典范”。 分布式架构与集中式电源不同在于，前者在系统的电源分配中处理的电流较少，因而可以减少功耗、减低导电体的成本，同时热处理比较简单。当前，DC/DC转换器散热性能的改善、多路输出以及高性价比等成为众厂商追求的热点，涌现出零电压零电流开关、平板变压器及同步整流等新技术的发展。 功率半导体专家国际整流器公司(IR)推出的直流总线转换器芯片组系列，特别为两级分布式电源架构的隔离型前端结构而设计，该架构采用中间总线电压馈给的非隔离式负载点转换器。它重新定义了用于电信及网络系统的48V输入、150W基板安装功率转换器的分布式电源架构，为整体效率、功率密度和简易性建立了全新基准，占位面积小于1.7平方英寸，并可将隔离式转换器的元件数目由约50个大幅缩减至20个，于20A/150W输出条件下提供96%以上的效率。 为了迎合客户不同的封装尺寸、功率等级、输入/输出电压范围的需求，许多公司都在竞相发展基于中转总线式架构的产品线，如SynQor的BusQor IBA产品线。业内人士认为，在一些应用中，IBA比传统DPA更加低廉成为受欢迎的原因之一。另外，虽然中转总线式要经过二次DC/DC转换，但第二次转换效率极高；而且，非隔离DC/DC转换器可非常接近负载，达到很高的瞬态响应速率。 针对系统输出不断增多、负载瞬变更快、负载电压较低而电流却极大、电路板趋向密集等发展趋势，Vicor公司的分比式架构给业界带来新的概念。 据称，分比式架构是分布式架构的改良，它将由一个预稳压模块完成稳压功能，由此得到一个受控的分比式总线电压，而变压与隔离的工作则由电压转换模块来完成，最终得到负载点所需的电压。 背景链接 电源管理器件市场充满活力 市场研究公司iSuppli的统计数据显示，2003年全球电源管理器件(包括模拟电源IC和其它电源分立元器件)市场的销售收入比2002年增加了近14%，约153.9亿美元，同时认为该市场在2004年的销售收入将在2003年的基础上再增加15%，达177亿美元。 长期以来，电源管理器件的增长速度比半导体总体营收增长更快。iSuppli负责电源技术业务的分析师Gary Vick表示，这种现象在2002年～2004年十分典型。三年中，电源管理器件的总复合年增长率为40%，而半导体总体增长率则为35%。Vick谈到推动电源管理器件市场增长的原因时说：“所有电气或电子设备都需要电源来维持正常工作，从而在各种产品领域中都为电源管理器件提供了足够的市场。” 从应用领域看，电源管理器件市场的焦点仍集中在便携式设备、计算机、通信和网络设备应用等领域，同时工业设备对电源管理器件的需求也呈上升趋势。这些需求的增长让电源管理器件市场充满活力，各供应商积极进行技术创新，不断推出新产品来满足OEM的特殊需求。