近期工業、通訊及醫療產業對於可支援高功率、高電壓的電源晶片需求高漲，促使積極廠商布局相關產品，此外，在驗證標準日益完備下，無線充電可望再度受到重視。隨著電源供應與管理晶片大廠如德州儀器、凌力爾特，以及國際認證機構UL分別祭出新的相應方案，將可進一步活絡市場。
電源相關應用廣泛，不過，近來工業、通訊與醫療產業對於高功率、高電壓的電源晶片需求逐漸攀升，電源晶片廠商無不使出渾身解數，以期可追上市場商機，相關產品亦紛出籠，並強調高整合、高電壓等特性，以符合市場需求。另一方面，聲勢一度沉寂的無線充電技術，在認證廠商力推標準的情況下，可望再度受到市場重視。
瞄準通訊/工業電源需求 TI新品傾巢出
有鑑於通訊產品對於高輸出電流與更高效率的需求已成大勢所趨，電源管理晶片市占第一的德州儀器(TI)推出新一代高整合、高電壓電源管理晶片，另針對工業市場電源晶片需更寬廣的輸入電壓與更快的動態響應，也有新低壓差穩壓器(LDO)與控制器產品的發布。
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| 圖1 德州儀器亞洲區市場開發高效能類比電源產品市場行銷工程師張家毓表示，高整合度為該公司電源產品發展的重點之一，未來德州儀器也將推出整合MOSFET、電感與電容的產品。 |
目前工業與通訊網通設備市場對於電源晶片需求的共通點在於高輸入電流，德州儀器亞洲區市場開發高效能類比電源產品市場行銷工程師張家毓(圖1)表示，網通設備除了朝更高的輸入電流發展外，電源晶片也須具備更高的功率密度，整合更多外部零件以節省印刷電路板(PCB)的空間，再搭配更彈性化的電源設計，以支援各種不同的電流。而工業領域包括汽車、電信、發光二極體(LED)照明等應用，則要求電源相關晶片可支援更快的動態響應與更寬廣的輸入電壓特性，德州儀器新推出的產品，除了符合上述需求外，亦可歸納為較高輸入電壓的產品系列。
該兩款用於通訊市場的高整合度SWIFT產品系列，輸入電壓皆可達14伏特(V)，並整合金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)，張家毓指出，TPS56221最高效率可達97%，在整合德州儀器NexFET MOSFET技術後，僅須外掛補償器、被動電感與電容，對設計工程師而言，除可簡化設計外，也可節省30%的印刷電路板空間。而此新產品若搭配TPS40140雙通道產品，可提供更高的輸入電壓，並支援25安培(A)、40安培，甚至100安培的輸入電流。
在工業用的電源晶片方面，德州儀器推出支援7～100伏特輸入電壓的LDO與60伏特寬廣電壓控制器，張家毓表示，高電壓的LDO除具備寬廣的輸入電壓差外，在急劇變化的輸入電壓情況下，如50伏特暫態，新的LDO可於500奈秒(ns)內穩定系統，因此適用於熱插拔造成的電壓變化應用。另外，寬廣輸入電壓範圍的直流對直流(DC-DC)降壓控制器新產品，可針對高達62伏特的峰值電壓提供保護功能，且該元件的雙向同步特性，不僅可消除系統拍差(System Beat)與電磁干擾(EMI)雜訊，還可減少50%的輸入電容及電路板空間。
事實上，德州儀器電源相關產品已推出八千多款，產品線相當豐富，張家毓指出，德州儀器並不會鎖定單一應用市場推出電源產品，而是同時推出消費性電子與工業用電源產品，涵蓋所有市場，並以滿足客戶不同需求為目標，未來該公司也會持續推出更多不同應用市場的電源產品。
高功率電源模組需求增溫 凌力爾特火速拓展產品陣容
為因應工業、醫療等較高功率電源控制的市場需求，凌力爾特(Linear Technology)大幅強化旗下的電源控制器系列產品，包括LTC4270/71隔離十二埠乙太網路供電(PoE)供電裝置(PSE)控制器晶片組及LTC4000電池充電控制器，均提出旗艦型的規格特性，鎖定高功率電源應用市場的商機強力出擊。
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| 圖2 凌力爾特台灣區總經理簡博文表示，兩款新的電源產品不僅可滿足高功率應用市場的需求，亦可作為開闢新市場的利器，包括航太、實驗室等高科技產業均已開始接觸。 |
凌力爾特台灣區總經理簡博文(圖2)表示，一直以來，客戶對更高功率、適用性更強的電源管理產品需求若渴，因此該公司即針對此一需求，積極研發高階產品以滿足市場。此次推出的LTC4270/71隔離十二埠PoE PSE控制器晶片組，支援高達90瓦(W)的輸出功率，遠高於IEEE 802.3at PoE+所規範的25瓦輸出標準；且加入電源與資訊傳輸的隔離設計，相對達成更好的電源管理，預期可為新一代交換器、路由器、匯流排和中跨設備等高功率電源應用產品，開闢一條康莊大道。
另一方面，針對鋰、鎳氫、鎳鎘、磷酸鋰鐵等種類繁複的電池應用，導致設計廠商遍尋不著適切充電解決方案的情況，簡博文指出，凌力爾特亦發表LTC4000充電控制器，其可支援3～60伏特(V)高度寬廣的輸入/輸出電壓範圍；更可適用於鋰離子、聚合物、磷酸鹽、密封鉛酸及鎳等各種材料製成的化學電池，達到一顆多用的效益，進而符合廠商少量多樣的設計趨勢。舉凡高功率電池充電器系統、高效能可攜式醫療/量測儀器、電池備援系統，工業電池配備裝置和高階筆記型電腦，均可使該產品一展長才。
有關兩款新產品進一步的功能特性介紹，凌力爾特應用工程經理陳柔文補充說明，首先，LTC4270/71晶片組針對更簡單、更低元件數的設計，提供十二個獨立的PSE通道，因而減少電路板空間並降低物料清單(BOM)成本。而LTC4271提供一個連接PSE主機的數位介面；LTC4270則具有高壓乙太網路介面，兩顆IC可經由經濟的乙太網路變壓器橋接，除能更顯著節省成本，並可提供更強大而可生產的設計。此外，LTC4270/71晶片組還內嵌一般具有較高RDS(ON)，但相對質弱的MOSFET，使受電裝置(PD)可透過專利雙模、四點偵測機制發現，以針對錯誤的電力供應偵測達到最高免疫性。
緊接著，LTC4000可轉換多數外部補償的直流(DC)電源至一全功能電池充電器。其可驅動典型的DC-DC轉換器架構，包括降壓、升壓、升降壓、SEPIC和反馳，且提供精準的輸入和充電電流穩壓。此外，其具備智慧型PowerPath架構，可在輸入功率受限時優先向系統負載供電；亦能控制外部P-Channel MOSFET，以提供低損耗逆向電流保護、高效電池充電和放電，以及瞬間啟動(Instant-on)操作，確保於電池損壞或深度放電的Plug-in情況下，仍具備一段時間的可用系統電源。加上外部感測電阻和精密檢測可精準控制電流，使其能與功率範圍涵蓋數毫瓦至數千瓦之轉換器搭配操作。
UL力推認證標準 無線充電技術重出江湖
針對過去無線充電標準模糊，導致安全問題備受爭議，UL為低能耗產品的無線充電設備制定UL 2738標準，描繪出該技術的功率規格與安全性藍圖，一掃市場諸多疑慮，進而加速其發展。然要進入市場應用，仍待產業鏈統合方能進一步落實。
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| 圖3 UL台灣諮詢事業發展經理陳立閔表示，因應產業界已提出無線充電桌、無線充電屋等概念，UL遂加速制定其認證標準，活絡市場研發腳步。 |
UL台灣諮詢事業發展經理陳立閔(圖3)表示，由於金屬導體的價格不斷飆漲，眾多導線也造成操作上的不便，對電子產業與使用者而言，為節省物料成本及提升便捷性，無線充電技術已成為一大亮點。其未來發展潛力十足，舉凡家用、個人資訊產品，內建無線充電晶片的設備、高指向性無線充電系統將持續發展，預期手機、平板裝置等具備低功率、高可攜性的電子產品將成最大的推動力。
陳立閔指出，UL 2738已於今年3月11日正式生效，為全球第一個小型無線充電相容性安全測試標準，主要係針對100瓦以下的低能耗產品所制定，適用於600伏特以下的感應式功率發射器、直流60伏特或交流42.4伏特感應接收器，但不支援與其他電子設備及電源系統電磁相容性(EMC)的測試。目前已有PowerMAT的小型電器取得驗證。
過去美國通用汽車(GM)曾開發大型無線充電設備--Magne Charge電動車充電器，後因傳輸功率不足，導致充電時間過長及安全應用等問題而宣告失敗；而目前較普及的無線充電產品則為電動牙刷、PHS手機充電器等。陳立閔強調，功率及安全性為無線充電技術最受注意的兩大議題，UL 2738即針對低功率電子產品的感應功率發射器最大傳輸功率運作與零組件錯誤，以及感應接收器限制傳輸功率與電流的安全性進行測試，提供產業界研發該技術的標準依據，期能加速推展。
然而，無線充電運作無論是透過非指向性的電磁感應，抑或指向性的微波、雷射，欲達充電效果必須改變周遭電磁場，故安全問題不斷遭受挑戰，尤其是伴隨而來的共振效應與通訊干擾備受關注。因此，陳立閔認為，在相關標準制定後，如何解決不同設備間應用無線充電的相容性與抗干擾性，則是下一階段必須克服的挑戰。
針對近來沸騰的無線充電議題，雖然德州儀器(TI)動作頻頻，反觀凌力爾特卻鮮有進展，對此，簡博文強調，無線充電技術標準及產業鏈的整合仍待進一步的實現，故該公司傾向緩步前進，短期內不考慮投入太多研發動力。