復雜的功率管理問題，例如電子運動控制，是需要用系統的方法來解決的。個別標準電子元件的效率和性能不再足以節省更大量的電力。用于功率管理的綜合設計平臺使用創新的結構，把不可缺少的數字、模擬和功率級的電路整合在一起。專家們現在必須把硅半導體、封裝和軟件各方面的技術結合，構成綜合性的設計平臺，以提供功率管理解決方案。

這些設計平臺為我們的下一代節能計算機、汽車、家用電器、飛機和工業設備鋪建康莊大道。而且，隨著電子應用的廣泛普及和設計的日益復雜，這些設計平臺將大力推動創新的發明。

作者：Alex Lidow博士 首席執行官 International Rectifier公司

綜合設計平臺
用于節能運動控制的是一種新生的解決方案，它可以全面地把機電控制轉到使用電子式電動機變速驅動控制。這個解決方案建立在一種綜合性的設計平臺之上，把數字集成電路和模擬集成電路以及功率器件整合在一起，用創新的控制算法協調它們的工作。

把包含數字控制器、模擬柵極驅動器以及傳感器的芯片組、信號處理芯片、功率半導體器件和功率模塊設計在一起，可支持每一種綜合設計平臺，從而簡化設計并且提高性能。

芯片組中的一個元件是微控制器(MCU)，它配備針對客戶的應用代碼。這種混合式控制集成電路有兩個獨特的引擎：運動控制引擎(Motion Control Engine)和模擬信號引擎(Analog Signal Engine，ASE)，這兩個引擎是特別為控制感應電動機或永磁電動機而設計的。

運動控制引擎包含一組控制電路塊，是用硬件和獨特的外圍部件例如空間矢量PWM控制器來實現的。模擬信號引擎中包含電動機控制應用系統中使用的所有信號處理電路(圖4)。無需從外面提供電壓、電流或其它傳感器信號放大電路。

主要應用領域
1. 高效率的家用電器
用于家用電器的電子運動控制能夠節省大量的能源。洗衣機是一個很好的例子，傳統的機電式洗衣機是沒有功率管理的。在全世界所有家用電器(洗衣機、電冰箱、空調機)的數量平均每年增加大約3%，然而，轉到使用逆變技術的家用電器，或高效率的電子變速技術，每年增長33%。

用于洗衣機的一種綜合設計平臺有一個經過優化的數字運動控制集成電路，它能夠節省幾個月的開發時間，其混合信號電流檢測集成電路能夠處理高寬帶的信號，而智能功率模塊則能夠帶動電動機轉動。

這些高效率的家用電器除了能夠節省大量能源之外，功能也增強了。事實上，制造商正在探討是否有可能把洗衣機和干衣機整合成一臺機器，把熱量送到最后的一個洗衣過程。

2. 汽車中的新型功率管理
另外一個可以利用綜合設計平臺來節省能源的領域是汽車應用系統。在這里，利用功率管理，可以節省更多的能源，大大減少污染物的排放，而且可以使汽車更安全、更舒適。

我們以一個兩升發動機的中型汽車作為例子，它消耗的燃油可以減少一半，而成本和性能不會受到影響。和家用電器一樣，汽車的整個結構是實現節能的關鍵。在一輛汽車中，一臺啟動器交流發電機、電子動力轉向系統和冷卻系統都是電子運動控制所需要解決的問題。

這些挑戰可以通過系統性的方法來解決。不僅需要對性能進行優化，而且取代現有功能的成本不能增加。在汽車的例子中，可以用電力轉向系統和更好的方法進行冷卻，用更好的空調、風扇和泵，從而節省能源。總而言之，使用這些節能辦法以及更換系統時，不能讓制造商增加現時大約是155美元的成本。

直到現在，這個在成本方面的目標還沒有達到，但是節省成本的設計已經在望，一旦可以做到，就沒有理由不把汽車系統轉到使用效率更高的電子運動控制系統。

3. 在照明技術領域的發明創造
照明是另外一個可以節省能源的領域，這是因為使用白熾燈所浪費的電力驚人。與白熾燈照明相比，用于節能照明的功率管理技術能夠節省高達70%的電力。

今天，熒光燈是愛迪生在十八世紀未發明的碳絲白熾燈之外使用最廣泛的照明技術。四十多年來，這種熒光燈是通過電感鎮流器供給電力的，而電感鎮流器浪費了從燈泡省下來的許多寶貴電力。到了上個世紀八十年代，人們能夠負擔得起的電子鎮流器，系統更小、更輕、更便宜，而且效率更高。

隨著電子鎮流器得到廣泛的應用，我們迅速地接受了熒光燈，由此可以看到功率管理技術對社會的影響。到了2003年，電子鎮流器占熒光燈出貨量的61%以上。由于轉到使用電子鎮流器，我們用于照明的能源每年可以節省35%以上。