打开各种电子类杂志,关于电源管理技术的消息和文章比比皆是。我也得到了一些杂志的要求,希望能详细介绍一下电源管理。但是真要动笔却觉得十分为难。颇有力不从心之感。这使我回想起二十五年前,为了筹建我国的电力电子学会,我被要求撰写一篇关于电力电子学的概论。当时唯一的办法是查遍可能查到的各种国际会议及国外的有关期刊。前后花了近一年的时间,总算把电力电子学的基本概念理出了一些头绪。这二十五年来,我总以为自己正努力紧跟嗬电力电子技术的发展,可是当如今报刊杂志到处都在谈论起电源管理技术的时候,我忽然发现自己已远远落后于时代的步伐。要想全面地介绍一下电源管理,却不知从哪里开始。相对于过去,现在不是资料难找,而是铺天盖地的资讯使人无所适从。我希望以后还有进一步学习的机会。
什么是电源管理(Power Management),至今没有看到过一个确切的定义。当前在国内有两种译名,一谓电源管理,一谓功率管理(或功率处理)。把Power译为电力,功率还是电源,一直是我们这个行业的困扰。我近年来写的文章都是以功率管理命名,但现在看来暂时还得接受在一些媒体上已流行的关于电源管理的提法。是否合适又要靠搞标准的
专家和一些专业教授们的核对了。
任何一门学科和专业的发展,总有它的历史背景和现有的技术基础。当年电力电子发展时,我是从水银整流器和可控硅的差异谈起的,(见张为佐专集第一集“略论电力电子学” )实际上当时已有长期的整流技术和变流技术的基础,直到晶闸管成为一个大家族后,变流技术才升华为电力电子技术。这二十五年来,就得思考一下究竟又是什么发生了重大变化从而使电力电子进入了电源管理的时代。回想起当年Newell在介绍电力电子时,在其描述电力电子图象的倒三角中心画上了可控硅,说明他当时认为可控硅是电力电子发展的核心。所以我们在谈到电力电子技术向电源管理技术的深度发展时,就应该从功率半导体器件的发展谈起。
我们不妨以IR的历史作为例子谈起,因为IR是美国历史最久的半导体公司。而且也是一个始终围绕嗬功率半导体发展的公司。

IR是1947年从硒整流元件开始发展的,恐怕现在很少有人听说过硒整流器。但在五十年代中期以前半导体工业材料还只是硒和锗。当硅材料发展后,1959年就有了可控硅的生产。电力电子的发展就是以可控硅(现在称为晶闸管)的发展作为基础的。在这以后有两个重大的发展,一是IR在1979年发明了功率MOSFET,一是在1983年生产了高压集成电路(HVIC),也就是最早的功率集成电路Power IC。IR此后又发展了很多新器件,这在后面还会进一步提及。但这里要特别强调的是,正是因为Power IC逐步成为电力电子器件中的主导器件,才把电力电子推向了电源管理的新时代。
这些年来我写了很多介绍功率半导体器件的文章。但对比国外在几年前就用大量篇幅专题介绍电源管理半导体和电源管理集成电路,就显得有些固执和守旧了。电源管理半导体(Power Management Semiconductors)这个新名词,从字面上来看,仅仅比原来的功率半导体(Power Semiconductors)增加了管理(Management)一个词。但从所包含的器件来说,则是明确地强调电源管理集成电路(电源管理IC或简称功率IC)的位置和作用,回忆起自己过去虽早就注意到功率集成电路,并于1986年写就了“微电子技术与电力电子技术”一文(见张为佐专集第一集第30页),但实际上还是没有想到功率集成电路会给整个电力电子行业产生了如此大的影响。同时也没有理解到经过了多年发展以后,功率集成电路在产值上也已经在整个电源管理半导体中占有了多数的位置。为了给出一个全貌,下面将iSuppli公司对电源管理半导体的统计材料及其展望的数据列于表一。

从表一可以看出,电源管理半导体主要包括两个部分,即功率集成电路和功率分立器件。前者包括很多种类别,大致又分成电压调制器及其他接口IC等等。后者则包括一些传统的电力电子器件,如整流管,晶闸管及双极性晶体管,同时也包括含有MOS结构的MOSFET,IGBT等。电源管理半导体的全球销售收入在2003年时大概在160亿美元左右。其中IC部分的销售总额已接近于整个电源管理半导体的一半(45.5%),而另外近三分之一是含有MOS结构的分立器件(31%)整流管及晶闸管约占六分之一(16.8%),其中晶闸管约占整个电源管理半导体中的4%。为了给读者一个定性的概念,按上述数据画出一个简单的示意图,各部分在整个电源管理半导体中所占的比重就一目了然了。

从这里可以看到,如果我们现在仍简单地把功率分立器件作为最主要的功率半导体器件,那就相当于是忽视了电源管理半导体中近一半的功率IC。在