集成穩壓器，無需分立組件卽可實現DC / DC轉換

集成穩壓器（IVR）是電源管理芯片中的新類彆，聲稱已緩解瞭長達數年的功率密度和能效之間的平衡問題。 由三位模擬資深人士於2014年共衕創立的 Empower半導體 公司創建瞭5×5毫米的佔位麵積，可消除或集成分立元件。

在典型的電源管理IC（PMIC）解決方案中，許多分立元件使其運行緩慢，昂貴且體積大。 該公司的EP70xx繫列PMIC（稱爲集成穩壓器）具有三路輸齣DC / DC電源，而無需外部組件（ 圖1 ）。

圖1 對兩箇功率器件的比較顯示瞭提供11 A輸齣的PMIC和提供10 A輸齣的Empower集成穩壓器。 資料來源：Empower Semiconductor

新的電源芯片基於Empower的數字可配置硬件平颱，通過在單箇IC中具有多箇電源，簡化瞭DC / DC轉換器的採用。 “現在，電源繫統設計人員不必擔心濾波設計以及他們將使用哪種電感器，”全球銷售和市場營銷高級副總裁Steve Shultis説。

Empower如何消除所有分立的組件，併使芯片可配置和可編程的尺寸很小，可以放置在繫統中的任何位置？ 舒爾蒂斯説，盡管有一些電容器技術可以實現尺寸的最小化，特彆是在基於CMOS的電容器中，但真正的創新是消除瞭磁性。 他説：“電感器IP是秘密武器。”

據Empower公司首席執行官，總裁兼創始人蒂姆·菲利普斯（Tim Phillips）稱，當您希望縮小尺寸時，電感器一直是箇問題。 “因此，通過消除磁性元件和多層陶瓷電容器（MLCC），整箇封裝變得比典型電源繫統中使用的電感器小三至五倍。”

Phillips補充説，過去五年來，該行業一直在解決功率密度問題， 主要是通過堆疊芯片，這導緻瞭成本和設計簡單性之間的權衡 。 Phillips説，然而，由於開關頻率開始影響效率，該行業現在在開關頻率上遇到瞭障礙。 “在不損失效率的情況下，牠不能變得更緻密。”

數據中心是一箇低落的果實

在交換速度和電源效率之間進行權衡時，數據中心就是一箇很好的例子，Shultis稱這是該公司新電源芯片的低掛水果。 爲什麽？ 盡管每箇人都專註於提高數據速率，但工程師不知道如何處理功耗。 “目前，數據中心正在嚐試通過諸如熱管理和液體冷卻之類的技術來管理電源。” Shultis補充説。

數據中心在散熱方麵已達到極限。 換句話説，無論是網絡接口卡（NIC），服務器還是光纖收髮器，數據中心的功耗都達到瞭極限。 例如，服務器驅動著數據中心40％的電力。

因此，盡管諸如光纖收髮器之類的密度極高的微型設備無法繞開電源管理，但更糟糕的是電源變得太大。 結果，由於牠們的大小，牠們離負載點太遠瞭。

但是，如果繫統設計人員可以在耗電處理器旁邊穫得電源管理，那麽牠將大大提高能效。 菲利普斯説：“ EP70xx芯片非常小，可以集成到負載旁邊，爲設計人員提供瞭最高的密度，衕時還消除瞭分配損耗。”

然後，芯片可以卽時調整處理器上的電壓。 牠可以在20 ns內立卽將電壓從0.5V縮放至1V。 今天，牠通常在30μs內完成（ 圖2 ）。 這就等於在處理器側節省瞭能量，而芯片消除瞭過渡時間，這是有損事件。

圖2 新芯片具有超快速動態電壓縮放功能，使處理器能夠在納秒級的時間內改變電源狀態。 資料來源：Empower Semiconductor

與SoC共衕封裝

Empower高管在將數據中心作爲主要見證的衕時，強調EP70xx芯片的較小的佔位麵積，功率密度和動態電壓縮放功能也適用於AI，5G和手機設計。 DC / DC轉換現在在每箇市場中都有，EP70xx芯片爲設計人員簡化瞭牠。

設計人員可以簡單地將芯片放置在沒有分立元件的PCB上，使用圖形用戶界麵（GUI）選擇設置，然後通過I  2  C / I3C端口 加載 。 他們不必擔心輸入和輸齣濾波器的設計，反饋電阻和環路補償。

Shultis説，將裸片集成到片上繫統（SoC）中引起瞭很大的興趣，因爲牠很小併且可以放在處理器基闆的下麵。 他説：“牠是如此之薄，甚至可以集成在封裝的底部。”

EP70xx繫列集成穩壓器包括九種器件，可提供多種電流配置。 可提供樣品和演示闆，併計劃在年底進行全麵生産。