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电源管理IC芯片该如何选择?
文章来源:永阜康科技 更新时间:2020/10/28 16:27:00

电源管理IC芯片(Power Management Integrated Circuits),是在电子设备系统中担负起对电能的变换、分配、检测及其他电能管理的职责的芯。主要负责识别CPU供电幅值,产生相应的短矩波,推动后级电路进行功率输出。

电源管理IC芯片的应用范围十分广泛,发展电源管理芯片对于提高整机性能具有重要意义,对电源管理芯片的选择与系统的需求直接相关,而数字电源管理芯片的发展还需跨越成本难关。

当今世界,人们的生活已是片刻也离不开电子设备。电源管理芯片在电子设备系统中担负起对电能的变换、分配、检测及其它电能管理的职责。电源管理芯片对电子系统而言是不可或缺的,其性能的优劣对整机的性能有着直接的影响。

电源管理IC芯片该如何选择?

电源管理的范畴比较广,既包括单独的电能变换(主要是直流到直流,即DC/DC),单独的电能分配和检测,也包括电能变换和电能管理相结合的系统。相应的,电源管理芯片的分类也包括这些方面,比如线性电源芯片、电压基准芯片、开关电源芯片、LCD驱动芯片、LED驱动芯片、电压检测芯片、电池充电管理芯片等。下面简要介绍一下电源管理芯片的主要类型和应用情况。

如果所设计的电路要求电源有高的噪音和纹波抑制,要求占用PCB板面积小(如手机等手持电子产品),电路电源不允许使用电感器(如手机),电源需要具有瞬时校准和输出状态自检功能,要求稳压器压降及自身功耗低,线路成本低且方案简单,那么线性电源是最恰当的选择。这种电源包括如下的技术:精密的电压基准,高性能、低噪音的运放,低压降调整管,低静态电流。

在小功率供电、运放负电源、LCD/LED驱动等场合,常应用基于电容的开关电源芯片,也就是通常所说的电荷泵(Charge Pump)。基于电荷泵工作原理的芯片产品很多,比如AAT3113。这是一种由低噪声、恒定频率的电荷泵DC/DC转换器构成的白光LED驱动芯片。AAT3113采用分数倍(1.5×)转换以提高效率。该器件采用并联方式驱动4路LED。输入电压范围为2.7V~5.5V,可为每路输出提供约20mA的电流。该器件还具备热管理系统特性,以保护任何输出引脚所出现的短路。其嵌入的软启动电路可防止启动时的电流过冲。AAT3113利用简单串行控制接口对芯片进行使能、关断和32级对数刻度亮度控制。

而基于电感的DC/DC芯片的应用范围最广泛,应用包括掌上电脑、相机、备用电池、便携式仪器、微型电话、电动机速度控制、显示偏置和颜色调整器等。主要的技术包括:BOOST结构电流模式环路稳定性分析,BUCK结构电压模式环路稳定性分析,BUCK结构电流模式环路稳定性分析,过流、过温、过压和软启动保护功能,同步整流技术分析,基准电压技术分析。

除了基本的电源变换芯片,电源管理芯片还包括以合理利用电源为目的的电源控制类芯片。如NiH电池智能快速充电芯片,锂离子电池充电、放电管理芯片,锂离子电池过压、过流、过温、短路保护芯片;在线路供电和备用电池之间进行切换管理的芯片,USB电源管理芯片;电荷泵,多路LDO供电,加电时序控制,多种保护,电池充放电管理的复杂电源芯片等。

特别是在消费类电子方面。比如便携式DVD、手机、数码相机等,几乎用1块-2块电源管理芯片就能够提供复杂的多路电源,使系统的性能发挥到最佳。

 

本文将重点介绍4种主要的电源管理IC。

1、LDO——最基本的电源IC,是一种低压差线性稳压器,使用在其饱和区域内运行的晶体管或场效应管(FET),从应用的输入电压中减去超额的电压,产生经过调节的输出电压。所谓压降电压,是指稳压器将输出电压维持在其额定值上下 100mV 之内所需的输入电压与输出电压差额的最小值。正输出电压的LDO(低压降)稳压器通常使用功率晶体管(也称为传递设备)作为 PNP。这种晶体管允许饱和,所以稳压器可以有一个非常低的压降电压,通常为 200mV 左右;与之相比,使用 NPN 复合电源晶体管的传统线性稳压器的压降为 2V 左右。负输出 LDO 使用 NPN 作为它的传递设备,其运行模式与正输出 LDO 的 PNP设备类似;

2、DC/DC——是指在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置,是一种新研制的小型化电源开关模块,它是采用微电子技术,把小型表面安装集成电路与微型电子元器件组装成一体而构成。DC-DC电源模块的使用有利于简化电源电路设计缩短研制周期,实现最佳指标等,可广泛应用于各类数字仪表和智能仪器中;

3、PWM——脉冲宽度调制,是一种模拟控制方式,根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置,来实现晶体管或MOS管导通时间的改变,从而实现开关稳压电源输出的改变。这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定,是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。脉冲宽度调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术,广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中;

4、功率MOSFET——即以金属层(M)的栅极隔着氧化层(O)利用电场的效应来控制半导体(S)的场效应晶体管。功率MOS场效应晶体管也分为结型和绝缘栅型,但通常主要指绝缘栅型中的MOS型(Metal Oxide Semiconductor FET),简称功率MOSFET(Power MOSFET)。结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管(Static Induction Transistor——SIT)。其特点是用栅极电压来控制漏极电流,驱动电路简单,需要的驱动功率小,开关速度快,工作频率高,热稳定性优于GTR,但其电流容量小,耐压低,一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。

 
 
 
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