当您知道产品的市场空间以后,要想改进一项产品的技术是轻而易举的。但是,在尚不十分确定其市场接受程度时,要想得到一个最初的理念并将其转化为产品就显得困难多了。
这就是我们 1975 年在美国 Silicon General 公司开发第一款脉宽调制 (PWM) 控制芯片时所面临的挑战(至少我们市场营销经理是这么对我讲的)。他认为开发一款实施电源控制转换技术的 PWM 器件等于浪费我们的时间。当时,我就想知道他的想法正确与否。我知道,我们至少在军事应用中会有一个 SG1524 的市场。我们以前并不知道,第一款集成 PWM 控制器会打开几代开关调节器和开关模式电源 (SMPS) 发展的大门。
正确的地点,适宜的时机!
在 20 世纪 50 年代,开关技术被当作一种控制算法使用以调节开关电源的输出。军事与航空公司通常使用开关电源(或称为“转换开关”), 这是由于其比基于变压器的传统线性电源体积要小,而且重量要轻。虽然转换开关具有较低的内部损耗,但设计起来比较复杂且需要使用大量的分立组件,从而增加了成本。
现在,许多家公司(如:摩托罗拉、仙童以及西格尼蒂克公司)都推出了大量的模拟 IC,许多都是针对 PWM 控制而专门设计的。但是,还没有专门针对转换开关的分立设计,且几乎没有任何一家公司具有成功创建 SMPS 的经验。更为重要的是,至今还没有人能够将所有这些模块集成在单个芯片上。因此,在客户上门寻求一款针对单芯片 PWM 控制器的解决方案时,我们决定冒险尝试一下。
美国 Teletype 公司打算将其较老的机械式电传打字机设备转换成更小更静音的电子机械。他们相信只要找到一款转换开关就等于找到了解决方案的一部分,但是即使是一个 SMPS 的分立实施方案也未免有点太大,因此他们让我们设计一款单芯片控制器。
当时,所有功能模块都是可以找到的且可以被集成,但是没有人能真正地将模拟和数字电路集成在同一颗硅芯片上。数字逻辑是由掺金硅制成的,其与模拟电路不兼容。
最终,我们只好求助于成就半导体产业的第一款逻辑门设计(这是对 TI Jack Kilby 数年前开发的一款数字电路的变异),该设计实现了电阻晶体管逻辑 (RTL)。该组合可允许我们实施数字电路和模拟电路。就我所知道的而言,这可能是第一款集成的混合信号半导体。
这是一个很大的挑战,而且花费了我们近一年的时间,但最终我们还是成功地设计出了 16 引脚、双列直插封装。从诸多方面来讲,SG1524 都是绝无仅有的,其中包括一个模拟误差放大器和电压参考、一个固定频率振荡器、一个脉宽定义比较器、双通道输出的门电路以及逐脉冲电流限制保护等。当然后来的器件和拓扑结构在此技术的基础上作了改进,然而,是 SG1524 为该技术奠定了基础。
