电源管理IC

在日常(chang)生活中(zhong)，人们(men)对(dui)电(dian)子(zi)设备的(de)(de)依赖越(yue)来越(yue)严重，电(dian)子(zi)技术(shu)的(de)(de)更(geng)新换代(dai)，也同时意(yi)味(wei)着人们(men)对(dui)电(dian)源的(de)(de)技术(shu)发(fa)展寄予厚望，下面就为大家介绍电(dian)源管(guan)理技术(shu)的(de)(de)主(zhu)要分类。

电源(yuan)(yuan)管(guan)理半(ban)导体从所包含(han)的器件(jian)来说(shuo)，明确强调电源(yuan)(yuan)管(guan)理集(ji)(ji)成电路（电源(yuan)(yuan)管(guan)理IC，简称(cheng)电源(yuan)(yuan)管(guan)理芯片）的位置和作用。电源(yuan)(yuan)管(guan)理半(ban)导体包括两(liang)部分(fen)(fen)，即电源(yuan)(yuan)管(guan)理集(ji)(ji)成电路和电源(yuan)(yuan)管(guan)理分(fen)(fen)立(li)式(shi)半(ban)导体器件(jian)。

电(dian)(dian)源(yuan)管(guan)理集成(cheng)电(dian)(dian)路(lu)(lu)包括很多种(zhong)类别，大致又分(fen)成(cheng)电(dian)(dian)压(ya)(ya)调整和接(jie)口(kou)电(dian)(dian)路(lu)(lu)两方(fang)面。电(dian)(dian)压(ya)(ya)凋整器(qi)包含(han)线性低压(ya)(ya)降稳压(ya)(ya)器(qi)（即LOD），以(yi)及正、负输出系列电(dian)(dian)路(lu)(lu)，此(ci)外不有脉宽调制(zhi)（PWM）型的(de)(de)开关型电(dian)(dian)路(lu)(lu)等。因技术进步，集成(cheng)电(dian)(dian)路(lu)(lu)芯片内数字电(dian)(dian)路(lu)(lu)的(de)(de)物理尺寸越来(lai)越小，因而(er)工(gong)作电(dian)(dian)源(yuan)向低电(dian)(dian)压(ya)(ya)发展，一系列新型电(dian)(dian)压(ya)(ya)调整器(qi)应运(yun)而(er)生。电(dian)(dian)源(yuan)管(guan)理用接(jie)口(kou)电(dian)(dian)路(lu)(lu)主(zhu)要有接(jie)口(kou)驱(qu)动器(qi)、马达(da)驱(qu)动器(qi)、功率场效(xiao)应晶体管(guan)（MOSFET）驱(qu)动器(qi)以(yi)及高电(dian)(dian)压(ya)(ya)/大电(dian)(dian)流的(de)(de)显示驱(qu)动器(qi)等等。

电源管理分(fen)立(li)式(shi)半导(dao)体器件(jian)则包(bao)括一些传统的(de)功(gong)率半导(dao)体器件(jian)，可将它分(fen)为(wei)两大(da)类(lei)，一类(lei)包(bao)含整流器和晶闸管;另(ling)一类(lei)是三极管型，包(bao)含功(gong)率双(shuang)极性晶体管，含有MOS结构的(de)功(gong)率场效应晶体管(guan)（MOSFET）和(he)绝(jue)缘栅双极型(xing)晶体管(guan)（IGBT）等(deng)。

在某种(zhong)程度(du)上来说，正是因为电源管(guan)理IC的大量(liang)发展，功(gong)率半导体(ti)才改(gai)称(cheng)为电源管(guan)理半导体(ti)。也正是因为这么多的集成电路(lu)（IC）进入电源领(ling)域(yu)，人(ren)们才更多地以(yi)电源管(guan)理来称(cheng)呼现阶(jie)段的电源技术。

电源管理IC 8种类型简介

1、AC/DC调制IC。内含低(di)电压(ya)控制电路及高(gao)压(ya)开(kai)关晶体管(guan)。

2、DC/DC调制IC。包括升压/降压调节器(qi)，以及电荷泵(beng)。

3、功(gong)率因(yin)数(shu)控(kong)制(zhi)PFC预调制(zhi)IC。提供(gong)具有(you)功(gong)率因(yin)数(shu)校正功(gong)能的(de)电源(yuan)输入(ru)电路。

4、脉冲(chong)调制(zhi)(zhi)或脉幅调制(zhi)(zhi)PWM/PFM控(kong)制(zhi)(zhi)IC。为脉冲(chong)频(pin)率调制(zhi)(zhi)和/或脉冲(chong)宽度调制(zhi)(zhi)控(kong)制(zhi)(zhi)器，用于驱动外部开关。

5、线(xian)性(xing)(xing)调制(zhi)(zhi)IC（如(ru)线(xian)性(xing)(xing)低压(ya)降(jiang)稳压(ya)器LDO等）。包括正向和负向调节器，以及低压(ya)降(jiang)LDO调制(zhi)(zhi)管。

6、电池(chi)(chi)充电和管理IC。包括电池(chi)(chi)充电、保护(hu)及电量显(xian)示IC，以及可进(jin)行(xing)电池(chi)(chi)数据通讯“智能(neng)”电池(chi)(chi)IC。

7、热插(cha)板控制(zhi)IC（免除从工作系统中(zhong)插(cha)入或拔除另一接(jie)口的(de)影(ying)响）。

8、MOSFET或IGBT的开关功能ic。

在这些(xie)电源管理(li)IC中，电压调节IC是发展最(zui)快、产量最(zui)大的(de)一部(bu)分。各种电源管理(li)IC基本上和一些(xie)相关(guan)的(de)应(ying)(ying)用(yong)相联系，所以(yi)针(zhen)对(dui)不同应(ying)(ying)用(yong)，还可以(yi)列出更多类(lei)型的(de)器(qi)件(jian)。

电(dian)源管理的技术趋势是高效能(neng)、低(di)功耗、智(zhi)能(neng)化。

提(ti)高效能涉(she)及两个不同方(fang)面的(de)内容：一方(fang)面想要保持能量转(zhuan)换的(de)综(zong)合效率，同时还希(xi)望减小设备(bei)的(de)尺寸;另一方(fang)面是(shi)保护(hu)尺寸不变(bian)，大幅度提(ti)高效能。

在(zai)交(jiao)流/直流（AC/DC）变(bian)换中(zhong)，低(di)的(de)(de)通态(tai)电(dian)(dian)(dian)阻(zu)，符合计(ji)算机和(he)电(dian)(dian)(dian)信应用中(zhong)更加高效适(shi)配器(qi)和(he)电(dian)(dian)(dian)源(yuan)的(de)(de)需要(yao)。在(zai)电(dian)(dian)(dian)源(yuan)电(dian)(dian)(dian)路设计(ji)方面，一(yi)般待(dai)机能耗已经降到1W以下，并可将电(dian)(dian)(dian)源(yuan)效率(lv)提高至90%以上。要(yao)进一(yi)步(bu)降低(di)现有待(dai)机能耗，则需要(yao)有新的(de)(de)IC制造工艺技术及在(zai)低(di)功耗电(dian)(dian)(dian)路设计(ji)方面的(de)(de)突破(po)。

电源管理ic发展趋势

随(sui)着(zhe)可穿戴产品、智能产品、中小家电等各种电器产品的(de)发展(zhan)需(xu)求(qiu)(qiu)，对电源管(guan)理IC提出了(le)更(geng)高(gao)的(de)要求(qiu)(qiu)。针对更(geng)高(gao)的(de)应(ying)用需(xu)求(qiu)(qiu)，电源管(guan)理IC技术(shu)将(jiang)有怎(zen)样的(de)发展(zhan)。

对于电子产品而言，电源是其生命力的重(zhong)要保障。没有电源，电子产品无法正(zheng)常运行。而高效地电源管理，则使得电子产品的性能更加突出(chu)，这(zhei)也正(zheng)是电源管理芯片的价值所(suo)在。

随(sui)着可穿戴产(chan)(chan)(chan)品、智能产(chan)(chan)(chan)品、中(zhong)小家电(dian)等(deng)各种电(dian)器产(chan)(chan)(chan)品的(de)发(fa)(fa)展(zhan)需求，对电(dian)源(yuan)管理(li)IC提出了更高的(de)要求。针对更高的(de)应用(yong)需求，电(dian)源(yuan)管理(li)IC技术将(jiang)有怎样的(de)发(fa)(fa)展(zhan)。对此，《智慧产(chan)(chan)(chan)品圈》记者采访了意法半导(dao)体大中(zhong)华与南(nan)亚区工(gong)业及功率转换(huan)产(chan)(chan)(chan)品部市场应用(yong)总监David Lucchetti。David Lucchetti重点围绕(rao)三个方面进(jin)行了分享：新型接口技术、快速充(chong)电(dian)、智能化(hua)管理(li)。

新型接口技术：USB Type-C实现双向传输

老款USB充电的(de)应用主要集中在手(shou)机上(shang)，而且由于USB接口(kou)上(shang)下不一致(zhi)，几乎无法一次插(cha)准。此(ci)外，USB协议接口(kou)只能是5V、500mA的(de)电流能力，且功(gong)率(lv)只能单向传输。随(sui)着，越来越多的(de)设备有(you)USB接口(kou)的(de)需求，新型标(biao)准接口(kou)技(ji)术(shu)应运而生，完全(quan)克(ke)服了传统USB充电的(de)局限(xian)性。

David Lucchetti指(zhi)出，USB Type-C具有(you)以下特点(dian)：1.最(zui)大数据(ju)传输速度达(da)到10Gbit/秒(miao)，也(ye)是USB 3.1的(de)标准；2.支持(chi)从正反(fan)两面均可插入的(de)“正反(fan)插”功能(neng)；3.配备Type-C连接器的(de)标准规格连接线可通过3A电(dian)(dian)(dian)流，同时还支持(chi)超出现有(you)USB供电(dian)(dian)(dian)能(neng)力的(de)“USB PD”，可以提供最(zui)大100W 的(de)电(dian)(dian)(dian)力。

USB Type-C端口(kou)有USB3.1这里和3.0两种，USB3.1的(de)(de)传输(shu)(shu)速度更快。新接口(kou)技术的(de)(de)功率传输(shu)(shu)是双向(xiang)的(de)(de)，可(ke)以(yi)(yi)(yi)拥(yong)有两种发送功率方式。用户不仅(jin)可(ke)以(yi)(yi)(yi)用笔记本(ben)(ben)为(wei)移动(dong)设备(bei)(bei)(bei)充电，也可(ke)以(yi)(yi)(yi)利用其它设备(bei)(bei)(bei)或移动(dong)电源(yuan)为(wei)笔记本(ben)(ben)充电。即：之前被充电设备(bei)(bei)(bei)也可(ke)以(yi)(yi)(yi)作为(wei)可(ke)充电设备(bei)(bei)(bei)。此外(wai)，USB-TypeC具备(bei)(bei)(bei)后向(xiang)兼容(rong)，USB-TypeC可(ke)以(yi)(yi)(yi)与旧版的(de)(de)USB标准兼容(rong)，但(dan)用户需(xu)要额外(wai)购买适配器才能(neng)完成兼容(rong)。

“USB Type-C总共有(you)5种协议，之前的(de)(de)(de)协议是5V、2A、10W左(zuo)右，最主要应用在手(shou)持设备。再大一点(dian)功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)有(you)5V、2A或者12V、1.5A，可以(yi)(yi)(yi)到18W。如果大功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)36W，Pad以(yi)(yi)(yi)及Tablet或其他设备都可以(yi)(yi)(yi)采用这样(yang)的(de)(de)(de)USB Type-C协议。针(zhen)对(dui)大功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)，已经可以(yi)(yi)(yi)达到60W的(de)(de)(de)功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)范围。对(dui)于协议5来说，可以(yi)(yi)(yi)达到100W、20V、5A这样(yang)的(de)(de)(de)范围。” David Lucchetti表(biao)示。

据了解，在电源管理IC上，目前(qian)意(yi)法半导体采用Combo芯片，集成(PFC+LLC)于一(yi)体的STCMB1，另外(wai)加DC-DC，还有(you)其USB3.0接口技术。

业界预计(ji)，配备USB Type-C技术USB3.0\3.1接口的设(she)备将达到21亿(yi)台。2016年之后，将有12%的手机(ji)终(zhong)端会用(yong)到像这样的Type-C的接口。

快速充电方案：10分钟充40%的电量

随着用(yong)电设备越来越多(duo)，手机及(ji)其他用(yong)电设备拥有更长(zhang)的待机时间，则(ze)显得十分必要。

针对于高通Quick Charge的标准(zhun)，最初是(shi)10分钟(zhong)(zhong)充(chong)(chong)10%的电，后来(lai)2.0标准(zhun)是(shi)在(zai)10分钟(zhong)(zhong)充(chong)(chong)30%左右的电量，现(xian)在(zai)基本上高通3.0是(shi)10分钟(zhong)(zhong)充(chong)(chong)40%的电量。高通3.0的协议，可(ke)以节约充(chong)(chong)电时间进行快(kuai)速充(chong)(chong)电。

对应的是高(gao)通(tong)Quick Charge3.0协议，David Lucchetti指出，意法半(ban)导体推出STQC30快速(su)的充电(dian)方案。STQC30元器件外围组(zu)件少、功(gong)能全、封装小(xiao)、集成(cheng)泄(xie)放电(dian)阻，可设置(zhi)电(dian)流分布(bu)，低待机功(gong)耗，自适应过压(ya)保(bao)护，Vcc电(dian)压(ya)范围扩大(支持小(xiao)于3V的工(gong)作电(dian)压(ya))。

智能化管理：技术方案和材料工艺上实现

智(zhi)(zhi)能化管理(li)是(shi)(shi)电源(yuan)管理(li)IC的(de)(de)另一(yi)个(ge)新动向，主要通过(guo)智(zhi)(zhi)能开关的(de)(de)方(fang)式来实现。其智(zhi)(zhi)能开关实现的(de)(de)途径(jing)有两(liang)个(ge)：一(yi)个(ge)是(shi)(shi)技(ji)术上有智(zhi)(zhi)能技(ji)术方(fang)案(an)，有智(zhi)(zhi)能的(de)(de)核(he);另一(yi)个(ge)是(shi)(shi)从材料(liao)、半导(dao)体工艺(yi)技(ji)术上，让产(chan)品智(zhi)(zhi)能。

目前(qian)，从数(shu)据通信(xin)/电(dian)信(xin)服务器的小规模市(shi)场到消费电(dian)子的大规模市(shi)场，电(dian)源呈现(xian)数(shu)字化趋势。

对(dui)于大(da)功率(lv)工业电(dian)(dian)源(yuan)而言(yan)，其(qi)广泛(fan)应(ying)用在(zai)数(shu)据中心处理(li)器以及工业大(da)功率(lv)电(dian)(dian)源(yuan)方面，这就是(shi)数(shu)字电(dian)(dian)源(yuan)Smart Power Supply。在(zai)数(shu)字电(dian)(dian)源(yuan)方面，据David Lucchetti介绍，目(mu)前智能电(dian)(dian)的解决(jue)方案(an)表现在(zai)两个方面：一是(shi)有(you)数(shu)字化的核做处理(li)，加上主要控制的元器件，产生集成的方案(an)。二(er)是(shi)设计、应(ying)用时有(you)交(jiao)互的设计GUI界面，可以缩短Time to market设计时间、设计周期(qi)，使得方案(an)更快速(su)地响应(ying)这个市场需求。

对(dui)于小功率电源(yuan)而(er)言，主要针对(dui)消费类电子(zi)的(de)解决(jue)方案。其解决(jue)方案是，通(tong)过半导体工艺，对(dui)于隔(ge)离的(de)产品(pin)会有(you)磁隔(ge)离技术;还(hai)有(you)线性Linear的(de)处理器(qi)等等，这也是智能的(de)表(biao)现之一。

智能(neng)电源重(zhong)点集中在(zai)照明上，据悉，当前ST拥有STLUX平台(tai)，在(zai)LED的(de)(de)(de)(de)应(ying)用、HID应(ying)用、荧光灯的(de)(de)(de)(de)应(ying)用都可(ke)以(yi)采用，具有PWM的(de)(de)(de)(de)调光功能(neng)，0-10V或Triac可(ke)控(kong)硅的(de)(de)(de)(de)调光都可(ke)以(yi)实(shi)现。STLUX平台(tai)的(de)(de)(de)(de)智能(neng)表现在(zai)，里面有一个STM8的(de)(de)(de)(de)核，这个数字核让(rang)设(she)计可(ke)以(yi)有更好的(de)(de)(de)(de)灵活度和快速的(de)(de)(de)(de)响应(ying)度。如果是模(mo)拟方(fang)案(an)(an)，工程(cheng)师则需要重(zhong)新(xin)做个拓(tuo)扑结构或重(zhong)新(xin)做一些(xie)设(she)计。而数字方(fang)案(an)(an)，由于有Graphic user interface的(de)(de)(de)(de)交互，工程(cheng)师对硬件(jian)不需要做大的(de)(de)(de)(de)改动，只需要做软件(jian)的(de)(de)(de)(de)调整就可(ke)以(yi)获(huo)得很(hen)好的(de)(de)(de)(de)方(fang)式(shi)实(shi)践(jian)，迅(xun)速完成新(xin)的(de)(de)(de)(de)数字方(fang)案(an)(an)设(she)计。

在照(zhao)明(ming)的(de)(de)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)的(de)(de)表现(xian)上(shang)，更(geng)加地满足了人文方面(mian)的(de)(de)需求，比如(ru)对灯(deng)的(de)(de)调光、调光的(de)(de)感(gan)受、对灯(deng)具的(de)(de)多路控制、多路的(de)(de)调光控制等等。同时，还将(jiang)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)变得更(geng)加便利，例(li)如(ru)通过电力(li)载波还可以对路灯(deng)做一些控制。因此，这(zhei)种智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)照(zhao)明(ming)不仅仅在民用上(shang)，也可以应用在商用和(he)工(gong)业类照(zhao)明(ming)上(shang)。

联(lian)系方式(shi)：邹先(xian)生

联系(xi)电(dian)话：0755-83888366-8022

手机：18123972950

QQ：2880195519

联系地(di)址：深圳市福田区(qu)车公庙天安数码城(cheng)天吉大(da)厦CD座(zuo)5C1

请搜微信公(gong)众号(hao):“KIA半导体”或扫一(yi)扫下图“关注”官方微信公(gong)众号(hao)

请“关注”官方微信公众号:提(ti)供(gong)  MOS管  技术帮助