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工艺技术在过去几年有了长足的进步，促使电源转换器的效能得以大幅提升。创新的线路布局及集成电路控制逻辑正式面世之后，标准电源供应系统的架构便焕然一新。预计在不久的将来会有更多其它的创新技术面世。但未来哪些产品和应用将引领电源供应技术朝向新发展方向呢?
过去10年来，电子产品的发展一日千里，产品外型不但愈趋轻巧纤薄，而且效能也不断提高。带动电子产业飞跃发展的动力来自两方面：其一是微处理器的频率速度有大幅的提升，以前的速度只局限在几百万赫兹(MHz)之内，目前的速度已飙升至十亿赫兹(GHz)以上：另一方面，内存容量也大幅提升，一般容量都高达几千兆位组(Gigabyte)。这两方面的发展都建立在硅片技术越趋精密的基础之上。换言之，若非硅片工艺由微米发展至次微米这样精密的程度，微处理器及内存也无法有这么惊人的发展。采用1.0μm工艺生产的芯片适用于5V的电压；相较之下，以0.1μm工艺生产的芯片则适用于低至只有1V的电压。由于供电几乎维持不变，因此作业电压便不断下降，电流则不断上升。新技术驱使电源供应产品不断提高转换效率及不断缩小芯片体积，以便从容应对不断新增的需求。
此外，油价不断飙升，温室气体排放的规定也愈趋严格，子系统的效率愈来愈受到重视。业界不得不认真思考电源供应的设计问题：制造商是否需要重新设计产品架构并基此架构而开发更多的新产品?欧洲国家对能源环境问题较为关注，更乐于领导创新的节能技术。作为电源管理技术的市场领导者，美国国家半导体成熟的专业技术经验可满足市场的多种需求。
发光二极管：明日之光
如果“效率”是关键词，那么白光发光二极管必定会成为耀眼的明日之星。预计高亮度发光二极管的全球销售额将由2006年的66亿美元升至2011年的106亿美元，平均每年成长10.6％。高亮度发光二极管的耗电量远比普通灯泡少，寿命也远比灯泡长，而且更为环保。发光二极管已广泛用于汽车灯光系统、显示器、可携式电子产品及许多其它应用。
灯光产业一直依据“每瓦特电能产生多少流明”这个标准，衡量电能转化为灯光的转换效率。一般来说，传统的钨丝灯泡效率较低，大约每瓦特只产生10～20流明。相较之下，霓虹光管的效率则较高，大约每瓦特可以产生50～60流明。
发光二极管芯片供货商目前正竞相提高白光发光二极管的效率，希望可将效率提高至每瓦特100流明，以便为市场提供更具能源效益的照明系统，取代传统的灯泡或霓虹光管。
提高照明系统效率的其中一个方法是采用串联一起的发光二极管，这个配置的优点是可以保证不同二极管的亮度均匀，颜色也一致，因为其中的驱动电流由高效率的恒流开关稳压器提供。开关稳压器的优点是效率较高，因此浪费的功耗较小，使更多电能转化为光线，而耗散的热能较少，也有助降低发光二极管的温度。
图1显示采用发光二极管驱动器的解决方案，图中的高开关频率稳压器为一串或多串串联发光二极管提供恒定的驱动电流。这个方案的优点是可以准确控制亮度，而且功耗较低，所需的外置组件也最少。
●输入电压范围(LM3402HV)：6V～75V，采用降压稳压器的线路布局
●可为发光二极管提供恒定的驱动电流，回授电压为200mV
●当RON接脚处于低电位时，停机电流便会进一步降低
●准确的PWM亮度控制
●开关频率高达1MHz
●设有磁滞功能，而且导通时间固定，因此可以在整个输入电压范围内进行开关频率(FSW)控制
LM3402／02HV开关稳压器设有专用的亮度控制(DIM)接脚，可以利用线性以及PWM输入信号准确控制亮度。利用发光二极管发光的照明系统普遍采用PWM的光暗控制方式控制灯光亮度，这个亮度控制方法已成为业界普遍采用的标准。只要调节正向发光二极管的电流，发光二极管的光线输出量便会按照线性方式增减，但大部分光线的波段会出现偏移现象。部分应用对颜色的要求并不十分严格，因此仍会采用线性的亮度控制方式，但汽车灯如煞车灯、液晶显示器背光以及直接显示的RGB发光二极管对亮度及色彩都有极严格的要求，因此这类应用一般都会采用PWM方式控制亮度。
发光二极管若搭配专用的驱动器，可进一步普及发光二极管子系统的应用，使大型的薄膜晶体管(TFT)显示器、垂吊灯、汽车车头灯及非常着重效率及可靠性的其它应用都可采用发光二极管作为光源。
美国国家半导体已成功开发一系列可满足这方面需要的稳压器，其特点是采用高度整合的技术，而且效率较高，以及可以准确控制温度／亮度。
适用于汽车电子系统的先进电源管理技术
生产汽车电子装置的厂商主要是为了提高系统效率(即耗油量)及可靠性才不断引进新技术，这是众所周知的事实。
由于采用先进工艺技术制造的芯片产品不但适用于广阔的电压及温度范围，而且还可充分利用创新的控制技术，因此这类芯片的效率及可靠性都较高。为了满足效率及可靠性的要求，美国国家半导体采用高电压的工艺技术，确保芯片产品适用于高达100V的电压，以及可以承受严重的负载断电情况。此外，由于这些芯片，例如LM26001系列，可以充分利用创新的集成电路控制技术，因此采用备用模式时，这些芯片的静态电流都会低于市场上的同级产品。
LM26001稳压器整合了多种崭新的PWM控制技术，因此既使负载极低，仍可确保稳压系统的效率不受影响：
●确保低负载情况下仍可保持高效率的脉冲模式
●停止开关时可以降低偏置电流，以便进一步提高低负载情况下的转换效率
●采用PWM模式可以提高正常负载下的电磁兼容性
●开关频率可以同步及调节，使设计有较大的灵活性
LM26001是一款集合以上所有优点的单芯片开关稳压器，不但设有符合高效率要求的低功率备用模式，而且还可连续不断提供高达1.5A的输出电流。此外，低电流睡眠模式的静态电流不超过40μA(典型值)。由于耗电量相当低，因此既使在极低负载情况下，也可保持较高的效率。
LM26001芯片采用电流模式的PWM控制方法，因此既使输入电压的范围较为广阔，也可将电压稳定在一个波动极小的范围之内。这款芯片适用于4.0V～38V的广阔输入电压范围，既使供电线路出现瞬时响应，也可利用低至3v的输入电压继续作业。作业时的开关频率则可利用一个电阻加以调节，调节范围介于150kHz～500kHz之间，此外，开关频率也可调校至与外部频率同步。
对于低至50mA以下的负载电流来说，采用电流模式的PWM控制方法可以大幅提高转换效率。若负载电流低至只有2mA，效率仍可高达80％(5V输出电压)；比FPWM模式高30％。
主动钳位控制器线路布局可支持隔离式电源供应架构 正向主动钳位控制器线路布局(Active clamp topology)及同类设计最适用于高电流的隔离式直流／直流电源供应系统，是这类应用的标准解决方案。
由于转换效率及功率密度的要求愈来愈高，而成本则越趋紧绌，因此许多电源供应都改用具备主动钳位重设功能的正向转换器。
双或单通道的正向主动钳位控制器可以确保高输出电流的供电系统能够充分发挥其效能。电源供应器及电信产品的厂商已纷纷改用美国国家半导体的电源管理技术(LM5026／LM5034)，因为这两款产品无论在效率、可靠性、成本及封装大小等都优于同类产品。
LM5000系列主动钳位控制器可以确保正向线路布局无论在任何电压下作业，都可发挥更高的效率，使设计更具灵活性。图2显示一款内建P通道开关的典型主动钳位转换器与这款转换器的优点。
主动钳位电容器可将变压器储存的电能循环使用，然后将任何漏电电感磁化，以便提高整体效率。采用主动钳位技术可将整体效率提高至92％，而输出电流则可高达15A～30A。
采用正向主动钳位线路布局的优点：
●磁芯可以轻易重设，以便充分发挥效能
●可采用多个磁象限
●主MOSFET开关所受的压力最少
●漏电电感所产生的电能可以循环再用
●同步整流器可以轻易自我驱动
●方便关闭主开关的零电压开关功能
输出电流较高的系统可以充分利用双信道正向主动钳位线路布局的优点。在主动钳位控制器的支持下，正向线路布局可以在任何占空比(Duty Cycles)下发挥更高的效率，以及使设计更具灵活性。双通道交替运作版的主动钳位控制器能将这两种布局的优点集中于一身。
双通道交替运作有较多的优点，例如两个变压器都可分别获得足够的供电，效率高于采用一个高功率的平面变压器，因此耗散的热能也较少。美国国家半导体LM5034正向主动钳位交替运作控制器的效率可高达93％，而输出电流则高达30A～60A。
如何迅速完成电子设备的复杂电路设计：时间就是金钱!
电子消费产品市场已进入一个崭新的年代，“时间因素”已成为带动经济成长的主要动力。时间是工程技术及生产成本以外的另一重要因素，厂商能否迅速将大量创新产品推出市场，并确保产品大受市场欢迎，时间的配合具有关键的作用。
电子产品必须不断推陈出新，例如功能必须不断创新，效能也要不断提高，才可挑动起消费者的购买欲。这个创造需求的原理适用于任何电子产品，简单如电动牙刷到昂贵的平面电视机都适用。其中的魔力是：新型号产品必须能够提升产品价值以及比其它竞争产品更快推出市场。“时间”这个因素便在这个过程中扮演重要的角色。
积极的营销人员经常向市场介绍各种新颖的构思，但系统设计工程师可能仍然不知道如何实现这些概念：加上设计周期紧逼，工程部门经常面对巨大的时间压力。
系统设计工程师如何“快速完成设计”以及如何为产品“添加更多价值”?
典型的电路板设计可分为4个主要部分：数字处理核心(包括微处理器、数字信号处理器、FPGA、内存)、显示器接口、信号路径(模拟／数字转换器、数字／模拟转换器、放大器)以及与其它3个部分同样重要的电源供应系统(开关式电源供应器、线性稳压器、电压监控电路)。设计流程大致上也按照这个次序进行。一般来说，电源供应的设计是整个系统设计的最后阶段，因为各主要电路区段的供电要求必须清楚确定，才可开始电源供应的设计。
设计开关式供电系统看似简单，其实并非如此，因为其中涉及很多方面的工程技术，例如电磁干扰、死循环分析、功率损耗、热能分布分析、线路布局、以及磁性设计的问题。
并非只有专家才需要了解电源供应的设计，系统设计工程师也要懂得解决这方面的问题。好消息是现在有各式各样的高整合度开关稳压器及设计工具，可以简化电源供应的设计，加快整个设计流程。
美国国家半导体是电源管理技术的市场领导者，也是首家洞悉这个市场发展趋势的芯片商。为了满足这方面的需求，该公司为市场提供各种容易使用的稳压器，例如Simple Switcher系列开关稳压器，以及WEBENCH等软件设计工具。
WEBENCH是一种在线的设计工具，这套工具将整个设计过程分为4个简单的步骤：第一是输入设计参数：第二是挑选最适用的开关控制器及离散式外置组件；第三是进行电气特性及热能分布模拟测试；第四是利用建模模型及量身订造的评估电路板进行快速的基准测试。工程师只要利用这套设计工具，便可在这4个简单步骤之内完成开关式电源供应系统的全部设计。
这套免费的在线设计工具适合资深或新进的工程师使用。WEBENCH模拟工具可以简化电源供应的设计，加快整个设计流程。工程师只要有一定的设计常识，便可利用这套工具找出设计问题，并加以更正。虽然模拟测试工具很重要，但也不能完全取代工程师的知识及经验。只要具有基本设计常识及经验，对于所面对的问题又有深入的了解，便可利用这套工具完成整个设计。
美国国家半导体的电源供应设计专家一直开办各种电源供应设计技术课程，为有关培训课程编撰各种应用技术参考数据，以及为参加的工程师设计各种在线培训工具，希望可以帮助工程师，协助他们可以透过自学方式增加对电源供应设计技术的了解。
若想迅速完成电子产品的整个设计过程，便必须拥有相关的芯片技术，设计辅助工具以及专业的知识，三者缺一不可。
美国国家半导体除了提供各式各样的开关稳压器之外，还提供一个有助优化电源设计的“锦囊”，其中包括在线模拟设计工具如WEBENCH和WEBTHERM、技术培训如专业电源供应设计技术讲座、模拟技术大学课程和应用设计技术参考数据等。
过去10年来，电子产品的发展一日千里，产品外型不但愈趋轻巧纤薄，而且效能也不断提高。带动电子产业飞跃发展的动力来自两方面：其一是微处理器的频率速度有大幅的提升，以前的速度只局限在几百万赫兹(MHz)之内，目前的速度已飙升至十亿赫兹(GHz)以上：另一方面，内存容量也大幅提升，一般容量都高达几千兆位组(Gigabyte)。这两方面的发展都建立在硅片技术越趋精密的基础之上。换言之，若非硅片工艺由微米发展至次微米这样精密的程度，微处理器及内存也无法有这么惊人的发展。采用1.0μm工艺生产的芯片适用于5V的电压；相较之下，以0.1μm工艺生产的芯片则适用于低至只有1V的电压。由于供电几乎维持不变，因此作业电压便不断下降，电流则不断上升。新技术驱使电源供应产品不断提高转换效率及不断缩小芯片体积，以便从容应对不断新增的需求。
此外，油价不断飙升，温室气体排放的规定也愈趋严格，子系统的效率愈来愈受到重视。业界不得不认真思考电源供应的设计问题：制造商是否需要重新设计产品架构并基此架构而开发更多的新产品?欧洲国家对能源环境问题较为关注，更乐于领导创新的节能技术。作为电源管理技术的市场领导者，美国国家半导体成熟的专业技术经验可满足市场的多种需求。
发光二极管：明日之光
如果“效率”是关键词，那么白光发光二极管必定会成为耀眼的明日之星。预计高亮度发光二极管的全球销售额将由2006年的66亿美元升至2011年的106亿美元，平均每年成长10.6％。高亮度发光二极管的耗电量远比普通灯泡少，寿命也远比灯泡长，而且更为环保。发光二极管已广泛用于汽车灯光系统、显示器、可携式电子产品及许多其它应用。
灯光产业一直依据“每瓦特电能产生多少流明”这个标准，衡量电能转化为灯光的转换效率。一般来说，传统的钨丝灯泡效率较低，大约每瓦特只产生10～20流明。相较之下，霓虹光管的效率则较高，大约每瓦特可以产生50～60流明。
发光二极管芯片供货商目前正竞相提高白光发光二极管的效率，希望可将效率提高至每瓦特100流明，以便为市场提供更具能源效益的照明系统，取代传统的灯泡或霓虹光管。
提高照明系统效率的其中一个方法是采用串联一起的发光二极管，这个配置的优点是可以保证不同二极管的亮度均匀，颜色也一致，因为其中的驱动电流由高效率的恒流开关稳压器提供。开关稳压器的优点是效率较高，因此浪费的功耗较小，使更多电能转化为光线，而耗散的热能较少，也有助降低发光二极管的温度。
图1显示采用发光二极管驱动器的解决方案，图中的高开关频率稳压器为一串或多串串联发光二极管提供恒定的驱动电流。这个方案的优点是可以准确控制亮度，而且功耗较低，所需的外置组件也最少。
●输入电压范围(LM3402HV)：6V～75V，采用降压稳压器的线路布局
●可为发光二极管提供恒定的驱动电流，回授电压为200mV
●当RON接脚处于低电位时，停机电流便会进一步降低
●准确的PWM亮度控制
●开关频率高达1MHz
●设有磁滞功能，而且导通时间固定，因此可以在整个输入电压范围内进行开关频率(FSW)控制
LM3402／02HV开关稳压器设有专用的亮度控制(DIM)接脚，可以利用线性以及PWM输入信号准确控制亮度。利用发光二极管发光的照明系统普遍采用PWM的光暗控制方式控制灯光亮度，这个亮度控制方法已成为业界普遍采用的标准。只要调节正向发光二极管的电流，发光二极管的光线输出量便会按照线性方式增减，但大部分光线的波段会出现偏移现象。部分应用对颜色的要求并不十分严格，因此仍会采用线性的亮度控制方式，但汽车灯如煞车灯、液晶显示器背光以及直接显示的RGB发光二极管对亮度及色彩都有极严格的要求，因此这类应用一般都会采用PWM方式控制亮度。
发光二极管若搭配专用的驱动器，可进一步普及发光二极管子系统的应用，使大型的薄膜晶体管(TFT)显示器、垂吊灯、汽车车头灯及非常着重效率及可靠性的其它应用都可采用发光二极管作为光源。
美国国家半导体已成功开发一系列可满足这方面需要的稳压器，其特点是采用高度整合的技术，而且效率较高，以及可以准确控制温度／亮度。
适用于汽车电子系统的先进电源管理技术
生产汽车电子装置的厂商主要是为了提高系统效率(即耗油量)及可靠性才不断引进新技术，这是众所周知的事实。
由于采用先进工艺技术制造的芯片产品不但适用于广阔的电压及温度范围，而且还可充分利用创新的控制技术，因此这类芯片的效率及可靠性都较高。为了满足效率及可靠性的要求，美国国家半导体采用高电压的工艺技术，确保芯片产品适用于高达100V的电压，以及可以承受严重的负载断电情况。此外，由于这些芯片，例如LM26001系列，可以充分利用创新的集成电路控制技术，因此采用备用模式时，这些芯片的静态电流都会低于市场上的同级产品。
LM26001稳压器整合了多种崭新的PWM控制技术，因此既使负载极低，仍可确保稳压系统的效率不受影响：
●确保低负载情况下仍可保持高效率的脉冲模式
●停止开关时可以降低偏置电流，以便进一步提高低负载情况下的转换效率
●采用PWM模式可以提高正常负载下的电磁兼容性
●开关频率可以同步及调节，使设计有较大的灵活性
LM26001是一款集合以上所有优点的单芯片开关稳压器，不但设有符合高效率要求的低功率备用模式，而且还可连续不断提供高达1.5A的输出电流。此外，低电流睡眠模式的静态电流不超过40μA(典型值)。由于耗电量相当低，因此既使在极低负载情况下，也可保持较高的效率。
LM26001芯片采用电流模式的PWM控制方法，因此既使输入电压的范围较为广阔，也可将电压稳定在一个波动极小的范围之内。这款芯片适用于4.0V～38V的广阔输入电压范围，既使供电线路出现瞬时响应，也可利用低至3v的输入电压继续作业。作业时的开关频率则可利用一个电阻加以调节，调节范围介于150kHz～500kHz之间，此外，开关频率也可调校至与外部频率同步。
对于低至50mA以下的负载电流来说，采用电流模式的PWM控制方法可以大幅提高转换效率。若负载电流低至只有2mA，效率仍可高达80％(5V输出电压)；比FPWM模式高30％。
主动钳位控制器线路布局可支持隔离式电源供应架构 正向主动钳位控制器线路布局(Active clamp topology)及同类设计最适用于高电流的隔离式直流／直流电源供应系统，是这类应用的标准解决方案。
由于转换效率及功率密度的要求愈来愈高，而成本则越趋紧绌，因此许多电源供应都改用具备主动钳位重设功能的正向转换器。
双或单通道的正向主动钳位控制器可以确保高输出电流的供电系统能够充分发挥其效能。电源供应器及电信产品的厂商已纷纷改用美国国家半导体的电源管理技术(LM5026／LM5034)，因为这两款产品无论在效率、可靠性、成本及封装大小等都优于同类产品。
LM5000系列主动钳位控制器可以确保正向线路布局无论在任何电压下作业，都可发挥更高的效率，使设计更具灵活性。图2显示一款内建P通道开关的典型主动钳位转换器与这款转换器的优点。
主动钳位电容器可将变压器储存的电能循环使用，然后将任何漏电电感磁化，以便提高整体效率。采用主动钳位技术可将整体效率提高至92％，而输出电流则可高达15A～30A。
采用正向主动钳位线路布局的优点：
●磁芯可以轻易重设，以便充分发挥效能
●可采用多个磁象限
●主MOSFET开关所受的压力最少
●漏电电感所产生的电能可以循环再用
●同步整流器可以轻易自我驱动
●方便关闭主开关的零电压开关功能
输出电流较高的系统可以充分利用双信道正向主动钳位线路布局的优点。在主动钳位控制器的支持下，正向线路布局可以在任何占空比(Duty Cycles)下发挥更高的效率，以及使设计更具灵活性。双通道交替运作版的主动钳位控制器能将这两种布局的优点集中于一身。
双通道交替运作有较多的优点，例如两个变压器都可分别获得足够的供电，效率高于采用一个高功率的平面变压器，因此耗散的热能也较少。美国国家半导体LM5034正向主动钳位交替运作控制器的效率可高达93％，而输出电流则高达30A～60A。
如何迅速完成电子设备的复杂电路设计：时间就是金钱!
电子消费产品市场已进入一个崭新的年代，“时间因素”已成为带动经济成长的主要动力。时间是工程技术及生产成本以外的另一重要因素，厂商能否迅速将大量创新产品推出市场，并确保产品大受市场欢迎，时间的配合具有关键的作用。
电子产品必须不断推陈出新，例如功能必须不断创新，效能也要不断提高，才可挑动起消费者的购买欲。这个创造需求的原理适用于任何电子产品，简单如电动牙刷到昂贵的平面电视机都适用。其中的魔力是：新型号产品必须能够提升产品价值以及比其它竞争产品更快推出市场。“时间”这个因素便在这个过程中扮演重要的角色。
积极的营销人员经常向市场介绍各种新颖的构思，但系统设计工程师可能仍然不知道如何实现这些概念：加上设计周期紧逼，工程部门经常面对巨大的时间压力。
系统设计工程师如何“快速完成设计”以及如何为产品“添加更多价值”?
典型的电路板设计可分为4个主要部分：数字处理核心(包括微处理器、数字信号处理器、FPGA、内存)、显示器接口、信号路径(模拟／数字转换器、数字／模拟转换器、放大器)以及与其它3个部分同样重要的电源供应系统(开关式电源供应器、线性稳压器、电压监控电路)。设计流程大致上也按照这个次序进行。一般来说，电源供应的设计是整个系统设计的最后阶段，因为各主要电路区段的供电要求必须清楚确定，才可开始电源供应的设计。
设计开关式供电系统看似简单，其实并非如此，因为其中涉及很多方面的工程技术，例如电磁干扰、死循环分析、功率损耗、热能分布分析、线路布局、以及磁性设计的问题。
并非只有专家才需要了解电源供应的设计，系统设计工程师也要懂得解决这方面的问题。好消息是现在有各式各样的高整合度开关稳压器及设计工具，可以简化电源供应的设计，加快整个设计流程。
美国国家半导体是电源管理技术的市场领导者，也是首家洞悉这个市场发展趋势的芯片商。为了满足这方面的需求，该公司为市场提供各种容易使用的稳压器，例如Simple Switcher系列开关稳压器，以及WEBENCH等软件设计工具。
WEBENCH是一种在线的设计工具，这套工具将整个设计过程分为4个简单的步骤：第一是输入设计参数：第二是挑选最适用的开关控制器及离散式外置组件；第三是进行电气特性及热能分布模拟测试；第四是利用建模模型及量身订造的评估电路板进行快速的基准测试。工程师只要利用这套设计工具，便可在这4个简单步骤之内完成开关式电源供应系统的全部设计。
这套免费的在线设计工具适合资深或新进的工程师使用。WEBENCH模拟工具可以简化电源供应的设计，加快整个设计流程。工程师只要有一定的设计常识，便可利用这套工具找出设计问题，并加以更正。虽然模拟测试工具很重要，但也不能完全取代工程师的知识及经验。只要具有基本设计常识及经验，对于所面对的问题又有深入的了解，便可利用这套工具完成整个设计。
美国国家半导体的电源供应设计专家一直开办各种电源供应设计技术课程，为有关培训课程编撰各种应用技术参考数据，以及为参加的工程师设计各种在线培训工具，希望可以帮助工程师，协助他们可以透过自学方式增加对电源供应设计技术的了解。
若想迅速完成电子产品的整个设计过程，便必须拥有相关的芯片技术，设计辅助工具以及专业的知识，三者缺一不可。
美国国家半导体除了提供各式各样的开关稳压器之外，还提供一个有助优化电源设计的“锦囊”，其中包括在线模拟设计工具如WEBENCH和WEBTHERM、技术培训如专业电源供应设计技术讲座、模拟技术大学课程和应用设计技术参考数据等。