“Brick”轉(zhuǎn)換器市場(chǎng)的趨勢(shì)

---隔離 Brick（磚形）DC/DC 轉(zhuǎn)換器是當(dāng)今設(shè)計(jì)的電氣系統(tǒng)的主要部分。設(shè)計(jì)師將它們看作理想的“合適并忘記”的電源解決方案,一個(gè)典型的主板通常包含至少一個(gè)這樣的轉(zhuǎn)換器,以便從更高級(jí)別的電源生成可調(diào)節(jié)的低電壓電源。大量現(xiàn)貨供應(yīng)的Brick轉(zhuǎn)換器意味著它們從實(shí)質(zhì)上不再對(duì)用戶(hù)的市場(chǎng)時(shí)間構(gòu)成威脅,或產(chǎn)生任何最后一分鐘的設(shè)計(jì)問(wèn)題。Brick轉(zhuǎn)換器用于各種各樣的應(yīng)用中,從高可靠性的電信系統(tǒng)到對(duì)費(fèi)用敏感的計(jì)算和存儲(chǔ)設(shè)備,被廣泛接受但非市場(chǎng)指定。但也跟以往一樣,Brick轉(zhuǎn)換器在商業(yè)和技術(shù)方面的壓力下,也在做一些改變。

更多電能,更小空間
---Brick轉(zhuǎn)換器市場(chǎng)的主要趨勢(shì)是獲得越來(lái)越高的電源密度,并且必然產(chǎn)生更高的電流輸出,更小的體積和改進(jìn)的發(fā)熱性能。最近幾年來(lái),Brick轉(zhuǎn)換器獲得了相當(dāng)可觀的發(fā)展,轉(zhuǎn)換效率進(jìn)一步改善,并且從根本上縮小物理尺寸。標(biāo)準(zhǔn)的半磚和全磚轉(zhuǎn)換器現(xiàn)在已經(jīng)讓路給1/4和1/8磚產(chǎn)品。現(xiàn)在,1/4磚大約占到Brick轉(zhuǎn)換器市場(chǎng)的31%,而1/8磚僅僅才3%。這兩種轉(zhuǎn)換器在市場(chǎng)份額上呈上升趨勢(shì),而對(duì)全磚和半磚轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō)情況則不是很有利。
---隨著設(shè)計(jì)師傾向于使用較小型變換器以充分利用并節(jié)約空間,1/8磚轉(zhuǎn)換器預(yù)期會(huì)獲得高速發(fā)展。它的底座大約 2×1平方英寸即5×2.5cm2（插腳引線(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn),但是物理尺寸隨著供應(yīng)商的不同而略有區(qū)別）。然而,正如 Artesyn 的全球市場(chǎng)副總裁 Todd Hendrix 所指出：1/8磚轉(zhuǎn)換器在近期和中期很有可能只占一小部分重要的市場(chǎng)份額,但我們相信它們會(huì)打中“有效部位”,最終大約會(huì)占據(jù)70～80W的市場(chǎng)。否則設(shè)計(jì)師將考慮新一代1/4磚轉(zhuǎn)換器作為更佳解決方案。最近增加在我們的 Typhoon 產(chǎn)品線(xiàn)上的高電流1/8磚轉(zhuǎn)換器已經(jīng)實(shí)在地實(shí)現(xiàn)了我們的目標(biāo)。我們相信它們會(huì)明顯地加速1/8磚轉(zhuǎn)換器市場(chǎng)的成長(zhǎng)步伐。實(shí)際上,今天我們已經(jīng)看到了它的發(fā)展,有大量新設(shè)計(jì)的插件出現(xiàn)。
---對(duì)各種卡的電源需求逐漸在增長(zhǎng),這意味著設(shè)計(jì)師可能不得不使用多個(gè)更小的 Brick 以獲取和使用一個(gè)單一的1/8磚轉(zhuǎn)換器一樣的電源能力。這將在費(fèi)用、主板空間、效率和可靠性方面引起相當(dāng)大困難,從而離理想的解決方案越來(lái)越遠(yuǎn)。Artesyn 相信不管更小型轉(zhuǎn)換器的最終外形如何,產(chǎn)品都不會(huì)被市場(chǎng)所接受,除非它能提供下一個(gè)尺寸增長(zhǎng)的 Brick 電源能力。Todd Hendrix 指出：一旦 Artesyn 在電源密度性能方面獲得突破,我們將通過(guò)在業(yè)界啟用多種電源的方式來(lái)推動(dòng)較小型底座的標(biāo)準(zhǔn)化。
---在朝更小型轉(zhuǎn)換器發(fā)展的趨勢(shì)后面的主要推動(dòng)力量是電氣設(shè)計(jì)師需要調(diào)節(jié)各種不同的電源以滿(mǎn)足日益緊湊的主板上低電壓硅設(shè)備的需要。電壓在通信領(lǐng)域相當(dāng)敏感,在那里,設(shè)計(jì)師不斷提高各種卡的功能和信道數(shù)--需要更多的電源--但是不能提高卡的物理尺寸。1/8磚轉(zhuǎn)換器因此在這一領(lǐng)域更有吸引力。然而,主板空間僅僅是問(wèn)題的一個(gè)方面--另一個(gè)主要因素是轉(zhuǎn)換器的外形。大多數(shù)電信系統(tǒng)使用緊湊的卡空間,以便在一個(gè)架子中能最大程度地容納最多的卡數(shù),這意味著轉(zhuǎn)換器的外形（通常也是卡的最大子部件）可能成為設(shè)計(jì)時(shí)最大的考慮因素。因此,Brick轉(zhuǎn)換器方面的領(lǐng)先制造商已經(jīng)采用了專(zhuān)業(yè)的平面磁性組件方案,使用嵌入式 PCB 線(xiàn)圈,這樣就可能最小化轉(zhuǎn)換器的外形。例如,Typhoon 最新的1/8磚轉(zhuǎn)換器就采用了最新穎的組件,它將上面的板子的高度保持在只有 0.3 英寸（0.77 cm）。

廣泛的標(biāo)準(zhǔn)化
---雖然Brick轉(zhuǎn)換器的底座已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了,現(xiàn)在又有另一種增長(zhǎng)的趨勢(shì),就是采用一種新的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn),即“THE Double P”（熱增強(qiáng)雙倍電源插腳）標(biāo)準(zhǔn)。兩倍數(shù)量的底座和電源插腳有利于改善電子和熱傳導(dǎo)性能,并且開(kāi)始應(yīng)用到高電流1/4磚轉(zhuǎn)換器中,產(chǎn)生了最高約40～50A 的電流。Artesyn 希望所有的高電流 Brick 制造商最終都能采用這一標(biāo)準(zhǔn)。時(shí)間會(huì)證實(shí)這一標(biāo)準(zhǔn)是否需要應(yīng)用到1/8磚轉(zhuǎn)換器中,但是對(duì)于更高電流的趨勢(shì),在某些點(diǎn)上它可能會(huì)被證實(shí)是必然出現(xiàn)的。

更快的動(dòng)態(tài)性能
--- 隨著電源密度和輸出電流的提高,Brick轉(zhuǎn)換器的另一個(gè)明顯的趨勢(shì)是可提供更好的動(dòng)態(tài)性能（更快的轉(zhuǎn)換速度）。Brick 轉(zhuǎn)換器使用的系統(tǒng)環(huán)境在不斷變化。隨著 ASIC、SoC 和 FPGA 使用的不斷增多,為確定的應(yīng)用引入了具更高能力的 ASSP 設(shè)備,加上朝數(shù)字化信號(hào)處理發(fā)展的一般設(shè)計(jì)趨勢(shì)。意味著板子上的設(shè)備如今會(huì)合并更多和更大的嵌入式處理器核心。雖然這些芯片的目標(biāo)應(yīng)用經(jīng)常處于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中,并且經(jīng)常處于“總是打開(kāi)狀態(tài)”（因此通常不需要快速轉(zhuǎn)換到休眠模式）,需要的輸出回轉(zhuǎn)速度卻仍然開(kāi)始在增長(zhǎng)。OEM 廠商已經(jīng)表達(dá)出有 1A/ms或 2A/ms的速度需求。并且隨著硅處理往更小的幾何形態(tài)轉(zhuǎn)移和更高的時(shí)鐘速度發(fā)展,這一趨勢(shì)將會(huì)變成主流。這種演變似乎依然無(wú)法和電源供應(yīng)這一側(cè)相匹配。Brick數(shù)據(jù)表通常以 A/ms 的分?jǐn)?shù)形式來(lái)指定標(biāo)準(zhǔn)的回轉(zhuǎn)速度--已經(jīng)開(kāi)始啟動(dòng)的某個(gè)缺點(diǎn)會(huì)引發(fā) OEM 工作區(qū),比如電容器存儲(chǔ)庫(kù)和系統(tǒng)的順序激活。Artesyn 最新的 Typhoon 1/4 Brick 主要用來(lái)滿(mǎn)足這一需求,且使用3倍或4倍于許多競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品的帶寬。它支持以5A/μs 的速度進(jìn)行變換,這大大超過(guò)了我們?cè)谀繕?biāo)應(yīng)用因素中已知的任何需求。

增強(qiáng)的數(shù)字控制
---Brick 轉(zhuǎn)換器的進(jìn)一步趨勢(shì)是合并了增強(qiáng)的系統(tǒng)級(jí)別的功能,特別是電源監(jiān)控和控制功能方便,它可幫助用戶(hù)降低產(chǎn)品的整體費(fèi)用。因?yàn)椴粩嘣鲩L(zhǎng)的電子產(chǎn)品 OEM 商將電源供應(yīng)設(shè)計(jì)作為一項(xiàng)無(wú)核心活動(dòng)來(lái)看待,主要是因?yàn)樵诋?dāng)今的商業(yè)環(huán)境中為這些專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域保持一個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)被認(rèn)為是一個(gè)花費(fèi)巨大的選擇,對(duì)很容易集成的轉(zhuǎn)換器的需求變得日益重要。特別是模擬設(shè)計(jì)技術(shù)逐步成為一項(xiàng)不值錢(qián)的東西,這意味著數(shù)字主板設(shè)計(jì)師很有可能考慮 DC-DC 轉(zhuǎn)換器,以提供廣泛的數(shù)字控制功能。相對(duì)于僅用模擬產(chǎn)品來(lái)說(shuō),這能獲得更加靈活的電源解決方案。
---Artesyn 還經(jīng)歷了一個(gè)同時(shí)發(fā)生的趨勢(shì),由此電氣 OEM 商開(kāi)始依靠公司的應(yīng)用支持人員以幫助他們解決所有的主板一級(jí)的電源問(wèn)題。只有電源供應(yīng)公司有能力提供完整的全球技術(shù)支持,這也成為較長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)需要注意的一個(gè)趨勢(shì)。這一趨勢(shì)與已經(jīng)發(fā)生在 AC-DC 電源供應(yīng)的散裝電源的趨勢(shì)相一致。

成本降低驅(qū)動(dòng) IBC 市場(chǎng)的發(fā)展
---在 IT 領(lǐng)域,也就是計(jì)算和存儲(chǔ)市場(chǎng),產(chǎn)品壽命非常短,價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)非常激烈,Brick 轉(zhuǎn)換器的主要趨勢(shì)是降低價(jià)格。Brick 大范圍適用以及它們的高度標(biāo)準(zhǔn)化確保這些類(lèi)型的轉(zhuǎn)換器已經(jīng)滿(mǎn)足了大多數(shù) OEM 商及時(shí)供應(yīng)市場(chǎng)的需求。成本降低是另外一個(gè)問(wèn)題。增長(zhǎng)現(xiàn)有 Brick 形態(tài)因素的輸出電源并不簡(jiǎn)單,在一個(gè)卡中簡(jiǎn)單使用多個(gè) Brick 不會(huì)提供成本降低的機(jī)會(huì),沒(méi)有為板卡獲得更多電源的解決方案。因此,轉(zhuǎn)換器生產(chǎn)商及他們的客戶(hù)現(xiàn)在正在考慮中間總線(xiàn)轉(zhuǎn)換器 (IBC) 來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的隔離 Brick 轉(zhuǎn)換器提供基本的板上電源轉(zhuǎn)換和隔離功能。通過(guò)分配大量輸出調(diào)節(jié)和保護(hù)電路,IBC 可比傳統(tǒng)的 Brick 轉(zhuǎn)換器明顯降低費(fèi)用,通�？色@得比 Brick 低 25% 的每安成本（成本/A）數(shù)字。Artesyn 相信 IBC 的使用會(huì)增長(zhǎng)迅速-短時(shí)間內(nèi)每年會(huì)達(dá)到百分之好幾百的增長(zhǎng)--特別是在高電源應(yīng)用條件下。
---主板設(shè)計(jì)師現(xiàn)在開(kāi)始重新定義分布式電源的方法,通過(guò)采用中間總線(xiàn)電壓使用 IBC 提供給多個(gè)非隔離負(fù)載點(diǎn) (POL) 轉(zhuǎn)換器。由于缺乏固定的可調(diào)節(jié)的輸出,以及 IBC 所使用的更高的輸出電壓級(jí)別（通常為 8～12V）,它們無(wú)法用來(lái)直接驅(qū)動(dòng)硅產(chǎn)品負(fù)載。雖然多個(gè)轉(zhuǎn)換階段比單一階段轉(zhuǎn)化效率更低,這可通過(guò) IBC 固有的高效率來(lái)彌補(bǔ),因?yàn)榫o湊的調(diào)節(jié)所需要的電路不足。比如,Typhoon 產(chǎn)品家族中的第一個(gè) IBC 可提供高達(dá) 96% 的轉(zhuǎn)換功率--這比大多數(shù)領(lǐng)先的 Brick 產(chǎn)品還要高 5%。