随着全球提高能效、节能减排的意识不断高涨，改善电源转换效率、优化低功耗技术成为业界关注焦点。提高能效和利用可再生能源已成为众多国家的重点战略和政策导向。目前，许多国家都建立了相关的能效标准。诸如比较性能源标签计划和最低能源性能标准(MEPS)，以及能源之星标准。

在技术层面，提高能效和利用可再生能源也成为电源产业最突出的发展趋势，传统的解决方案向更高效的“绿色电源解决方案”的演进过程不断加速，这也给半导体行业创造了巨大的发展机会。

从传统应用到新兴市场，绿色诉求无处不在

在家电、便携式设备、数据中心等相对传统的应用领域，降低能耗已成为重要课题，为此，半导体厂商不断开发出具有针对性的解决方案。例如，国际整流器(IR)公司的iMOTION平台就是针对家电中的无传感器电机控制，集成了IR专有的高电压IC与数字、模拟和功率构建模块，以及数字控制算法。据IR公司亚太区销售副总裁潘大伟介绍，该平台使家电制造商采用永磁变速电机驱动，从而比其他电机解决方案减少多达60%的能源浪费。

图1：国际整流器公司亚太区 销售副总裁潘大伟

对于使用可充电电池的便携式产品，如何延长电池续航能力、减少充电次数成为关键需求。半导体厂商开发出新型器件应对此类需求。例如，飞兆半导体最新推出FAN4603是一款低压降稳压器(LDO)，内嵌6MHz开关频率步降转换器、电感和滤波电容。据悉，FAN4603在待机模式下消耗的功率极低，运行效率高达91%。

此外，降低数据中心的能耗也备受关注，“在这方面，我们的Power Stage和DualCool系列可为计算系统提供最佳功率密度。”

图2：飞兆半导体高级 副总裁金台勋博士

飞兆半导体高级副总裁金台勋介绍，Power Stage是采用单一微型PQFN56和PQFN33封装的不对称双MOSFET，不仅能够提供高的功率密度设计，还可大幅减小外围电路的寄生参数，从而提升效率和可靠性。DualCool系列产品带有顶部冷却垫，具有最低的传导阻抗，即便在空间受限的情况下，电源管理设计人员也能够轻松实现先进计算系统所需的最大功率。

除了传统应用领域，光伏/风电、固态照明、混合动力/电动汽车等新兴市场的崛起，更为绿色电源技术带来巨大的发展空间。目前全球风力和太阳能发电市场发展迅速，“对于此类应用，产品设计寿命需要达到20年以上，因此控制器、变流器的寿命，以及平均无故障时间(MTTF)等指标很重要。”英飞凌科技(中国)公司家电及工业功率器件市场经理陈子颖指出。

图3：英飞凌科技(中国)公司 家电及工业功率器件 市场经理陈子颖

“针对太阳能市场，我们的SolarMagic电源优化技术设计可使太阳能电池板的能量输出最大化，使得实际工程中常见的失配引起的损耗降到最小。”美国国家半导体(NS)关键市场及业务发展部高级副总裁Michael Polacek介绍，新型SolarMagic芯片组被直接集成进电池板的接线盒中，最多可以弥补高达75%的功率损失，从而为用户提供更可靠的电源输出和更好的投资回报。目前，SolarMagic芯片组已被Suntech和GESOLAR等公司用于开发“智能电池板”产品。

图4：美国国家半导体 关键市场及业务发展部 高级副总裁 Michael Polacek

照明是最大的能源消费对象之一。在照明方面，基于LED的光源带来的好处显而易见。“LED在建筑和室外照明方面也很有前途。”Polacek介绍。例如，横跨哈尔滨松花江的松花江大桥上的照明灯可以照射1.5km远的地方。桥上采用的是NS的集成驱动电路，这些电路通过恒流方式驱动12,000颗LUXEON Rebel大功率LED。在这个项目中使用LED照明节省的能耗高达80%。而且这些LED具有5万小时的寿命，从而缩短了因灯泡烧坏导致的检修时间，降低了更换成本。

另一个值得关注的趋势是，可再生能源在汽车领域的应用也在不断扩大，而功率半导体也正是实现这类应用的关键技术。考虑到典型汽车应用的能量需求及尺寸和重量限制，可再生能源在汽车市场的应用不太容易。不过，“通过提高能量存储和转换效率及功率半导体技术部分的创新，可再生能源在汽车领域的长期使用前景被看好。”金台勋表示。

图5：凌力尔特公司 电源产品产品市场 总监Tony Armstrong

此外，面向能量采集的产品也将有增长机会，而且不会受目前市场状况的影响。实现能量采集系统的现有方案通常由低性能分立式系统组成，常常包括30个或更多组件，“这样的设计转换效率低、静态电流高，这两种缺点最终导致系统性能受损。”凌力尔特公司电源产品市场总监Tony Armstrong指出，业界需要既能从环境能源收集能量，又能管理这种能量的高集成度、高效率的DC/DC转换器解决方案。“凌力尔特最近推出了LTC3109和LTC3588-1，这两款器件使可再生能源或能量采集应用的性能和简单性达到了一个新水平。” Armstrong介绍，“LTC3109 是一款高度集成的 DC-DC 转换器和电源管理器。它能从热电发生器 (TEG)、热电堆甚至小型太阳能电池等极低的输入电压源收集和管理多余的能量。其独特的专有自动极性拓扑允许该器件用低至 30mV 的输入电源工作，而不管电源的极性如何。LTC3588-1 则是一个为能量较低的能源而优化的完整能量采集解决方案，含有压电换能器。压电元件通过元件的挤压或挠曲产生能量，视大小和结构而定，这类压电元件可以产生几百μW/cm2 的功率。输出稳定 (无负载) 时，静态电流仅为 950nA，从而最大限度地提高了总体效率。”