作為這樣的話題，開關(guān)電源調(diào)節(jié)、傳輸和功耗都是日益重要的。人們期望智能產(chǎn)品功能日趨多樣、性能更強大和外觀更加酷炫。但是，所有電子產(chǎn)品都離不開開關(guān)電源，而且隨著功能的豐富，業(yè)界看到了關(guān)注開關(guān)電源相關(guān)問題的重要意義。而最受到廣泛關(guān)注的三大問題是：密度、EMI和隔離（信號和開關(guān)電源）。

開關(guān)電源發(fā)展勢頭之實現(xiàn)更高的密度：縮小開關(guān)電源管理所占的空間
由于半導體工藝技術(shù)和芯片功耗技術(shù)的進步，芯片上可以集成工作功能和晶體管，由此又增大了芯片的總體功耗，一些處理器現(xiàn)在可以消耗幾百安培電流，并且可以在不到一微秒的時間內(nèi)從低電流狀態(tài)上升到完全激活狀態(tài)。通過降低損耗和提高熱性能實現(xiàn)“在硬幣大小的面積上達到千瓦級功率”的密度目標并非一句玩笑話。

問題不僅在于管理功率和因此產(chǎn)生的功耗，由于存在基本的I2R損耗，即使在開關(guān)電源負載路徑中明顯“可忽略”的電阻也成為了有效功率輸送的主要障礙：在200A時，僅1mΩ的引線/走線電阻可導致出現(xiàn)0.2V IR壓降和40W損耗。此外，因為可以靠近負載放置，使用較小的轉(zhuǎn)換器也存在兩難問題，這一方面有利于減少走線損耗和噪聲拾取，但也成為負載附近的一個發(fā)熱源，導致溫度升高。

開關(guān)電源發(fā)展與功率密度相關(guān)的趨勢：
單顆“魔彈”可能無法解決密度難題。解決方案包括跨學科改進，它將導致：
更高頻率的開關(guān)；將開關(guān)電源管理功能（或其電感）移到處理器散熱器下方；更高的軌電壓，如48V，以最小化IC壓降；新封裝類型；將無源元件集成到芯片上或封裝中。 減小EMI的挑戰(zhàn)：復雜度超出科學范疇。對設(shè)計人員來說，EMI方面的挑戰(zhàn)在于它通常比一般學科更像是一門藝術(shù)，而非一門科學。建模是一個難題，其解決方案通常需要反復試驗才能將其降至所需的數(shù)值。此外，開關(guān)電源之EMI并非單一實體，而是具有不同的來源、路徑和外觀。開關(guān)電源的引線布線和PCB布局會產(chǎn)生較強的輻射性EMI，而轉(zhuǎn)換器設(shè)計和無源濾波器網(wǎng)絡(luò)則產(chǎn)生更強的傳導差分模式EMI。

開關(guān)電源與EMI相關(guān)的趨勢：
雖然己經(jīng)有無源濾波器相關(guān)的解決方案，但因為尺寸、重量和成本的問題未能被廣范應(yīng)用。很可能要等IC供應(yīng)商從源頭解決EMI問題，提供更好的產(chǎn)品并增強可用性，以滿足必要的標準和要求。

這些解決方案詳細介紹了噪聲的基本原理，并將降噪技術(shù)進行了分層：更多使用擴頻技術(shù)來擴散噪聲能量，從而降低其在整個頻譜上的峰值；封裝，包括集成無源元件，可減少開關(guān)時引起電壓尖峰和振鈴的寄生效應(yīng)；調(diào)制功率器件柵極驅(qū)動，以減少產(chǎn)生噪聲的dV/dt回轉(zhuǎn)，同時不影響效率。增強隔離：確保A點與B點之間無電流路徑盡管電氣隔離技術(shù)已經(jīng)使用了很多年，但新工程師通常對其了解甚少。簡而言之，它提供了一個屏障，因此輸入和輸出級之間沒有歐姆（電流）路徑，但允許電源和信號能量通過該屏障?？梢酝ㄟ^各種方法來實現(xiàn)隔離，包括光學、磁性、電容或小型RF耦合。

電流隔離最主要的目的有兩個。首先，它為具有內(nèi)部潛在危險性高電壓系統(tǒng)的用戶提供了安全性，它可以確保系統(tǒng)中存在任何內(nèi)部故障時，都無法影響到用戶。其次，它實現(xiàn)了一大類創(chuàng)新型電源系統(tǒng)架構(gòu)，其中初級側(cè)和次級側(cè)之間必須沒有可能的公共電流，例如當一側(cè)接地時，另一側(cè)處于不接地連接的“浮動”狀態(tài)。
與隔離有關(guān)的趨勢：
隔離可以僅用于電源軌、信號線（數(shù)據(jù)）或同時用于兩者。理想情況下，IC供應(yīng)商可以將開關(guān)電源和數(shù)據(jù)隔離集成在同一個封裝中，以確保安全性和可靠性。此外，由于集成了數(shù)據(jù)和開關(guān)電源隔離功能，開關(guān)電源之IC供應(yīng)商可以針對這些應(yīng)用的嚴格EMI標準更好地進行控制和設(shè)計。

所需的隔離級別是應(yīng)用的一大功能：5kV增強隔離在許多情況下是足夠的，并且有詳細的行業(yè)標準對其進行定義。由于具有卓越的共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI）性能和數(shù)據(jù)完整性，使用隔離電容進行數(shù)據(jù)傳輸是一種流行的作法。然而，由于可傳輸?shù)墓β视邢抟约靶什桓撸瑢τ诖蠖鄶?shù)功率傳輸應(yīng)用來說隔離電容是不可行的。因此，當需要功率傳輸時，磁性方法成為了優(yōu)選方案。結(jié)合這兩種方法，可以在同一封裝中實現(xiàn)完全“自偏置”收發(fā)器等解決方案，同時具有隔離電源和數(shù)據(jù)連接。此類產(chǎn)品和技術(shù)創(chuàng)新真正改變了這些安全關(guān)鍵應(yīng)用中的游戲規(guī)則。