对于电源管理IC，把包括开关、控制和无源元件在内的整个电源安装在一块芯片上，就能促成更高的功率效率，并降低散热量。{jd0}的电源拓扑结构、微型磁性元件、更快的开关器件可以共同使单片电源成为现实。

　　要点
　　* 微型单片电源能在电子器件中促成xxx的电源管理和更低的散热量。
　　* 对于两三兆赫的速度而言，单一封装即可容纳的电源已成为现实。
　　* 磁性元件和开关器件必须不断进步，来促成电源电路的持续微型化。

　　请想象一种手机电池，它能供应无线电力，并仍适合目前的形状系数。对于目前的便携电子设备的{zd0}缺点而言，它堪称xx的解决方案，不是吗？答案是否定的。即便有这种魔幻般的电池，人们仍面临功耗问题：在目前的电源管理方案下，手机很快就会变得烫手。关键在于有效功率，而非可用功率。在寻找日益高效的电源方案的过程中，浮现出了包含电源转换、稳压、管理、无源元件在内的电源SOC（单片电源）概念，它已成为人们渴求的目标。一些电源公司和大学研究人员正在探求这种技术。电源SOC不仅将使手持电子设备受益，还将惠及笔记本电脑（电池寿命会更长）和（能源成本会更低）。在未来若干年，这些电源SOC将对各类电子应用产生吸引力。

　　目前带有外部电感器的DC/DC PMU（电源管理单元）IC已经比几年前的原有器件小了许多。例如，Analog Devices公司的6 MHz ADP2121转换器也依靠外部电感器，包括电感器在内的尺寸仅5 mm2。核心作为目前ASIC的一部分日益普及，这推动了一种需求，即进一步缩小电源控制电路，使之进入电源SOC中。例如，一部手机可能有四根或更多天线，其中包括蓝牙、CDMA、GSM通信、3G单元，还含有视频和基带射频部分。为了确保功率效率，每颗核心均须快速通断，否则系统会在未使用的核心上浪费功率。为实现精细的电源控制，每颗核心均需要自己的DC电压源，其中包括电压转换与稳定。但是，四个或更多PMU安装在一颗多核芯片周围，会使该芯片相形见绌，即便它们每个的尺寸仅有5 mm2。

　　人们也许会考虑在板上装几个电源模块，并用半导体开关来通断核心和子块。但是，电源很难在其整个负载范围（一般是10%至90%）均保持高效。若主电源多数时间都用于低电流负载范围，那么它的功率效率会较低，产生的系统热量会更多。

　　电源SOC技术缺乏两种主要部件：高效合算的开关器件、工作于20MHz至100MHz或更高频率的磁性元件。射频领域的确存在超高速开关器件，但其开发者通常把外来半导体元件作为其基础，没有使用廉价的芯片工艺。设计者也已为射频领域开发了磁性元件，但其用途一直是辐射功率。电源应用的需求恰好相反——安静的非辐射器件。另外，磁性元件研究一直比较冷清。只要高速开关器件不能实用，就不会有人需要高速磁性元件。

　　为了理解改用20MHz、100MHz或更高开关频率的重要性，请看看更高的开关速度对目前PMU尺寸的影响（图1）。在500 kHz，开关磁性元件几乎是芯片尺寸的两倍。在目前大约1MHz的开关频率，PMU的无源元件的尺寸几乎与电源控制及稳压电路相当。在6 MHz，芯片尺寸几乎与磁性元件相同。电容器尺寸的缩小甚至更显著。电源SOC的支持者们暗示：在20 MHz至100 MHz或更高速度时，无源元件会明显缩小，可以把它们放在控制电子器件的混合信号晶粒上。

　　考克大学丁铎尔国家研究所电源磁性元件研究人员Cian ? Mathúna博士预言：包含集成电感器在内的完整电源SOC很快将能安装于仅为1 mm2的空间中，其中包括PSIP（电源系统级封装）内的电源控制晶圆上的晶圆级微型电感器。从BOM（材料清单）角度看，PSIP和电源SOC之间几乎没有区别：如果拆开PSIP，人们就会看到硅开关器件和控制电路位于一块IC中，而磁性元件和电容器则位于另外一两个器件中——所有元件均位于同一封装中。虽然PSIP器件没有利用晶圆级装配更低的成本和更高的可靠性，但它们的确满足了各种应用对小零件、更低BOM成本、更简单组装的需求。包括Vicor、Linear Technology、Enpirion在内的几家公司已开始采用这种方法。

原文链接: