工业物联网电源设计瓶颈如何突破

　　随着网络基础设施建设速度加快以及电子通信技术迅速发展，工业将融入更多智能元素，高效化和智能化成为未来工业发展的必然趋势，可以预见，智能工业物联网时代即将到来。在嵌入式领域，MCU、处理器、FPGA等主控芯片商战火将起，此外，工业电源模块将是厂商克敌制胜的关键所在。为此，电子发烧友年终回顾专题特邀Intersil公司电信基础设施与工业电源产品高级副总裁Mark Downing，探讨工业物联网在电源领域设计与挑战。
 

　　

　　Intersil基础设施和工业电源产品高级副总裁Mark Downing，指出“Intersil模拟和数字电源模块
使用专利技术使客户能够快速设计高性能、高效和低型面高度的电源管理系统。”

　　从德国工业4.0到中国传统制造业升级

　　从德国工业4.0概念的提出，到中国推进传统制造业的转型与升级，传统的电机与电机控制行业也在发生巨大变化，目前工业领域对电机控制电源提出了全新要求。“工业系统中电压路数的不断增多使电源设计复杂度显著上升。设计工程师现在需要可简化其设计并能提供更高功率密度的解决方案。” 来自Intersil公司电信基础设施与工业电源产品高级副总裁Mark Downing这样表示。

　　高集成度和高效产品可简化针对广泛工业应用的电源设计，包括智能家庭和电网、测试测量系统、医疗设备和工厂自动化。Mark Downing指出这一观点，他进而表示“intersil电源模块有助于简化设计的原因是，其全面集成了包括PWM控制器、FET、电感和补偿电路在内的所有元件，只需再添加一个输入电容和一个输出电容即可设计出完整电源。”为此，设备制造商就不需要设计分立电源管理解决方案，减少电路板空间占有量，进而降低了一定的风险。同时，intersil研发用于工业应用的模拟和数字控制器、电源模块、开关稳压器及LDO，向其客户提供更全面的解决方案。例如，用于存在检测的Intersil运动传感器和光传感器产品以及各种精密模拟模块，可帮助用户与智能家庭和智能工厂中的互连设备进行轻松互动，并在这个过程中节省能量。

　　如此一来，面对市场对系统需求的持续增长，是否会由于满足电源的设计要求，从而导致成本的不断增高？Mark Downing认为，通过使用模块和基于GUI的设计界面来简化设计，能够加快设计速度的解决方案。该趋势已经出现，而Intersil将继续开发创新的电源管理解决方案，通过以更小占位面积提供更高效率和功率密度来支持电压路数的增加。推动系统智能化达到新的水平，以支持对整个电源的效率与错误的管理，使客户的电源系统更易于设计和监测/控制。例如，ISL8541x降压稳压器可高效地对来自电源或电池的直流电压进行向下转换，为电压要求各不相同的多个微处理器和元件供电。 ISL85410、ISL85415和ISL85418向设计工程师提供最大的灵活性，支持宽输入和输出电压范围。由于这些器件是引脚兼容的，所以一种布局可用于多种系统，从而帮助加快产品上市速度和降低设计成本。

　　效率是系统设计工程师面临的常见设计挑战

　　Mark Downing还认为，效率仍然是系统设计工程师面临的常见设计挑战。特别是，工厂自动化现在需要效率更高的电动机和过程控制设备通过收集、存储和分析数据来监测和控制系统互动。运动控制系统与对应运动信息输入之间的接口需要严格同步，电动机控制子系统的所有方面都必须尽可能高效和精确，以管理电动机的速度、扭矩和位置——无论是在组装线上还是在便捷式电动工具中。比如intersil 的HIP2103和HIP2104半桥驱动器，使用直流电动机、三相无刷直流电动机控制系统或其他类似负载设计，以改善系统可靠性或降低错误动作而引起的灾难性电桥故障，两种桥式驱动器均通过独特的电源管理方法来延长电池续航时间，具体而言，支持业内最低的睡眠模式电流，以最小化器件在不工作时或处于待机模式时的功耗。客户需要的是电池续航时间长、可靠和使用寿命长的产品。

　　他进一步指出，家庭和工厂的节点也是物联网重要组成部分，也是推动电源管理IC产线发展的重要趋势。物联网——家庭和工厂中的节点开始实现互连，使我们的生活和工作方式智能化——完全依赖于使这些互连节点在电池支持下运行数年而非数小时或数天的能力。Mark Downing详细介绍道，对寻求用于工厂自动化和过程控制系统的解决方案的电源工程师，Intersil数字和模拟控制器、电源模块、开关稳压器和LDO可帮助简化设计和集成。无论是模块还是离散控制器，都为GUI软件所支持；这种软件甚至无需写一行代码，并且其花费等同于甚至少于模拟系统。

　　在采访的最后，Mark Downing表示，非常看好工业控制电源领域。随着工业系统增加电压轨的数量，更高的系统功率密度必须达到保护不动产，并降低系统成本的需要。鉴于这些动态，2015年将是具有低成本性和易用性的数字电源独特增长的一年。Intersil视中国为最具战略意义的市场，并且我们投资定位于中国领先的电子产品制造商的创新产品。预计对更多高能效电子产品的需求将在2015年创造新的增长机会。将为其中国客户提供差异化的技术，助力解决最具挑战性的系统设计问题，并促使客户获得自身目标市场份额。
 

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