复杂的功率管理问题，例如电子运动控制，是需要用系统的方法来解决的。个别标准电子元件的效率和性能不再足以节省更大量的电力。用于功率管理的综合设计平台使用创新的结构，把不可缺少的数字、模拟和功率级的电路整合在一起。专家们现在必须把硅半导体、封装和软件各方面的技术结合，构成综合性的设计平台，以提供功率管理解决方案。

这些设计平台为我们的下一代节能计算机、汽车、家用电器、飞机和工业设备铺建康庄大道。而且，随着电子应用的广泛普及和设计的日益复杂，这些设计平台将大力推动创新的发明。

作者：Alex Lidow博士 首席执行官 International Rectifier公司

综合设计平台
用于节能运动控制的是一种新生的解决方案，它可以全面地把机电控制转到使用电子式电动机变速驱动控制。这个解决方案建立在一种综合性的设计平台之上，把数字集成电路和模拟集成电路以及功率器件整合在一起，用创新的控制算法协调它们的工作。

把包含数字控制器、模拟栅极驱动器以及传感器的芯片组、信号处理芯片、功率半导体器件和功率模块设计在一起，可支持每一种综合设计平台，从而简化设计并且提高性能。

芯片组中的一个元件是微控制器(MCU)，它配备针对客户的应用代码。这种混合式控制集成电路有两个独特的引擎：运动控制引擎(Motion Control Engine)和模拟信号引擎(Analog Signal Engine，ASE)，这两个引擎是特别为控制感应电动机或永磁电动机而设计的。

运动控制引擎包含一组控制电路块，是用硬件和独特的外围部件例如空间矢量PWM控制器来实现的。模拟信号引擎中包含电动机控制应用系统中使用的所有信号处理电路(图4)。无需从外面提供电压、电流或其它传感器信号放大电路。

主要应用领域
1. 高效率的家用电器
用于家用电器的电子运动控制能够节省大量的能源。洗衣机是一个很好的例子，传统的机电式洗衣机是没有功率管理的。在全世界所有家用电器(洗衣机、电冰箱、空调机)的数量平均每年增加大约3%，然而，转到使用逆变技术的家用电器，或高效率的电子变速技术，每年增长33%。

用于洗衣机的一种综合设计平台有一个经过优化的数字运动控制集成电路，它能够节省几个月的开发时间，其混合信号电流检测集成电路能够处理高宽带的信号，而智能功率模块则能够带动电动机转动。

这些高效率的家用电器除了能够节省大量能源之外，功能也增强了。事实上，制造商正在探讨是否有可能把洗衣机和干衣机整合成一台机器，把热量送到最后的一个洗衣过程。

2. 汽车中的新型功率管理
另外一个可以利用综合设计平台来节省能源的领域是汽车应用系统。在这里，利用功率管理，可以节省更多的能源，大大减少污染物的排放，而且可以使汽车更安全、更舒适。

我们以一个两升发动机的中型汽车作为例子，它消耗的燃油可以减少一半，而成本和性能不会受到影响。和家用电器一样，汽车的整个结构是实现节能的关键。在一辆汽车中，一台启动器交流发电机、电子动力转向系统和冷却系统都是电子运动控制所需要解决的问题。

这些挑战可以通过系统性的方法来解决。不仅需要对性能进行优化，而且取代现有功能的成本不能增加。在汽车的例子中，可以用电力转向系统和更好的方法进行冷却，用更好的空调、风扇和泵，从而节省能源。总而言之，使用这些节能办法以及更换系统时，不能让制造商增加现时大约是155美元的成本。

直到现在，这个在成本方面的目标还没有达到，但是节省成本的设计已经在望，一旦可以做到，就没有理由不把汽车系统转到使用效率更高的电子运动控制系统。

3. 在照明技术领域的发明创造
照明是另外一个可以节省能源的领域，这是因为使用白炽灯所浪费的电力惊人。与白炽灯照明相比，用于节能照明的功率管理技术能够节省高达70%的电力。

今天，荧光灯是爱迪生在十八世纪未发明的碳丝白炽灯之外使用最广泛的照明技术。四十多年来，这种荧光灯是通过电感镇流器供给电力的，而电感镇流器浪费了从灯泡省下来的许多宝贵电力。到了上个世纪八十年代，人们能够负担得起的电子镇流器，系统更小、更轻、更便宜，而且效率更高。

随着电子镇流器得到广泛的应用，我们迅速地接受了荧光灯，由此可以看到功率管理技术对社会的影响。到了2003年，电子镇流器占荧光灯出货量的61%以上。由于转到使用电子镇流器，我们用于照明的能源每年可以节省35%以上。