電源管理IC

在日常生活中，人們對電子設備的依賴(lài)越來(lái)越嚴重，電子技術(shù)的更新?lián)Q代，也同時(shí)意味著(zhù)人們對電源的技術(shù)發(fā)展寄予厚望，下面就為大家介紹電源管理技術(shù)的主要分類(lèi)。

電源管理半導體從所包含的器件來(lái)說(shuō)，明確強調電源管理集成電路（電源管理IC，簡(jiǎn)稱(chēng)電源管理芯片）的位置和作用。電源管理半導體包括兩部分，即電源管理集成電路和電源管理分立式半導體器件。

電源管理集成電路包括很多種類(lèi)別，大致又分成電壓調整和接口電路兩方面。電壓凋整器包含線(xiàn)性低壓降穩壓器（即LOD），以及正、負輸出系列電路，此外不有脈寬調制（PWM）型的開(kāi)關(guān)型電路等。因技術(shù)進(jìn)步，集成電路芯片內數字電路的物理尺寸越來(lái)越小，因而工作電源向低電壓發(fā)展，一系列新型電壓調整器應運而生。電源管理用接口電路主要有接口驅動(dòng)器、馬達驅動(dòng)器、功率場(chǎng)效應晶體管（MOSFET）驅動(dòng)器以及高電壓/大電流的顯示驅動(dòng)器等等。

電源管理分立式半導體器件則包括一些傳統的功率半導體器件，可將它分為兩大類(lèi)，一類(lèi)包含整流器和晶閘管;另一類(lèi)是三極管型，包含功率雙極性晶體管，含有MOS結構的功率場(chǎng)效應晶體管（MOSFET）和絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）等。

在某種程度上來(lái)說(shuō)，正是因為電源管理IC的大量發(fā)展，功率半導體才改稱(chēng)為電源管理半導體。也正是因為這么多的集成電路（IC）進(jìn)入電源領(lǐng)域，人們才更多地以電源管理來(lái)稱(chēng)呼現階段的電源技術(shù)。

電源管理IC 8種類(lèi)型簡(jiǎn)介

1、AC/DC調制IC。內含低電壓控制電路及高壓開(kāi)關(guān)晶體管。

2、DC/DC調制IC。包括升壓/降壓調節器，以及電荷泵。

3、功率因數控制PFC預調制IC。提供具有功率因數校正功能的電源輸入電路。

4、脈沖調制或脈幅調制PWM/PFM控制IC。為脈沖頻率調制和/或脈沖寬度調制控制器，用于驅動(dòng)外部開(kāi)關(guān)。

5、線(xiàn)性調制IC（如線(xiàn)性低壓降穩壓器LDO等）。包括正向和負向調節器，以及低壓降LDO調制管。

6、電池充電和管理IC。包括電池充電、保護及電量顯示IC，以及可進(jìn)行電池數據通訊“智能”電池IC。

7、熱插板控制IC（免除從工作系統中插入或拔除另一接口的影響）。

8、MOSFET或IGBT的開(kāi)關(guān)功能ic。

在這些電源管理IC中，電壓調節IC是發(fā)展最快、產(chǎn)量最大的一部分。各種電源管理IC基本上和一些相關(guān)的應用相聯(lián)系，所以針對不同應用，還可以列出更多類(lèi)型的器件。

電源管理的技術(shù)趨勢是高效能、低功耗、智能化。

提高效能涉及兩個(gè)不同方面的內容：一方面想要保持能量轉換的綜合效率，同時(shí)還希望減小設備的尺寸;另一方面是保護尺寸不變，大幅度提高效能。

在交流/直流（AC/DC）變換中，低的通態(tài)電阻，符合計算機和電信應用中更加高效適配器和電源的需要。在電源電路設計方面，一般待機能耗已經(jīng)降到1W以下，并可將電源效率提高至90%以上。要進(jìn)一步降低現有待機能耗，則需要有新的IC制造工藝技術(shù)及在低功耗電路設計方面的突破。

電源管理ic發(fā)展趨勢

隨著(zhù)可穿戴產(chǎn)品、智能產(chǎn)品、中小家電等各種電器產(chǎn)品的發(fā)展需求，對電源管理IC提出了更高的要求。針對更高的應用需求，電源管理IC技術(shù)將有怎樣的發(fā)展。

對于電子產(chǎn)品而言，電源是其生命力的重要保障。沒(méi)有電源，電子產(chǎn)品無(wú)法正常運行。而高效地電源管理，則使得電子產(chǎn)品的性能更加突出，這也正是電源管理芯片的價(jià)值所在。

隨著(zhù)可穿戴產(chǎn)品、智能產(chǎn)品、中小家電等各種電器產(chǎn)品的發(fā)展需求，對電源管理IC提出了更高的要求。針對更高的應用需求，電源管理IC技術(shù)將有怎樣的發(fā)展。對此，《智慧產(chǎn)品圈》記者采訪(fǎng)了意法半導體大中華與南亞區工業(yè)及功率轉換產(chǎn)品部市場(chǎng)應用總監David Lucchetti。David Lucchetti重點(diǎn)圍繞三個(gè)方面進(jìn)行了分享：新型接口技術(shù)、快速充電、智能化管理。

新型接口技術(shù)：USB Type-C實(shí)現雙向傳輸

老款USB充電的應用主要集中在手機上，而且由于USB接口上下不一致，幾乎無(wú)法一次插準。此外，USB協(xié)議接口只能是5V、500mA的電流能力，且功率只能單向傳輸。隨著(zhù)，越來(lái)越多的設備有USB接口的需求，新型標準接口技術(shù)應運而生，完全克服了傳統USB充電的局限性。

David Lucchetti指出，USB Type-C具有以下特點(diǎn)：1.最大數據傳輸速度達到10Gbit/秒，也是USB 3.1的標準；2.支持從正反兩面均可插入的“正反插”功能；3.配備Type-C連接器的標準規格連接線(xiàn)可通過(guò)3A電流，同時(shí)還支持超出現有USB供電能力的“USB PD”，可以提供最大100W 的電力。

USB Type-C端口有USB3.1這里和3.0兩種，USB3.1的傳輸速度更快。新接口技術(shù)的功率傳輸是雙向的，可以擁有兩種發(fā)送功率方式。用戶(hù)不僅可以用筆記本為移動(dòng)設備充電，也可以利用其它設備或移動(dòng)電源為筆記本充電。即：之前被充電設備也可以作為可充電設備。此外，USB-TypeC具備后向兼容，USB-TypeC可以與舊版的USB標準兼容，但用戶(hù)需要額外購買(mǎi)適配器才能完成兼容。

“USB Type-C總共有5種協(xié)議，之前的協(xié)議是5V、2A、10W左右，最主要應用在手持設備。再大一點(diǎn)功率的有5V、2A或者12V、1.5A，可以到18W。如果大功率36W，Pad以及Tablet或其他設備都可以采用這樣的USB Type-C協(xié)議。針對大功率，已經(jīng)可以達到60W的功率范圍。對于協(xié)議5來(lái)說(shuō)，可以達到100W、20V、5A這樣的范圍?！?David Lucchetti表示。

據了解，在電源管理IC上，目前意法半導體采用Combo芯片，集成(PFC+LLC)于一體的STCMB1，另外加DC-DC，還有其USB3.0接口技術(shù)。

業(yè)界預計，配備USB Type-C技術(shù)USB3.0\3.1接口的設備將達到21億臺。2016年之后，將有12%的手機終端會(huì )用到像這樣的Type-C的接口。

快速充電方案：10分鐘充40%的電量

隨著(zhù)用電設備越來(lái)越多，手機及其他用電設備擁有更長(cháng)的待機時(shí)間，則顯得十分必要。

針對于高通Quick Charge的標準，最初是10分鐘充10%的電，后來(lái)2.0標準是在10分鐘充30%左右的電量，現在基本上高通3.0是10分鐘充40%的電量。高通3.0的協(xié)議，可以節約充電時(shí)間進(jìn)行快速充電。

對應的是高通Quick Charge3.0協(xié)議，David Lucchetti指出，意法半導體推出STQC30快速的充電方案。STQC30元器件外圍組件少、功能全、封裝小、集成泄放電阻，可設置電流分布，低待機功耗，自適應過(guò)壓保護，Vcc電壓范圍擴大(支持小于3V的工作電壓)。

智能化管理：技術(shù)方案和材料工藝上實(shí)現

智能化管理是電源管理IC的另一個(gè)新動(dòng)向，主要通過(guò)智能開(kāi)關(guān)的方式來(lái)實(shí)現。其智能開(kāi)關(guān)實(shí)現的途徑有兩個(gè)：一個(gè)是技術(shù)上有智能技術(shù)方案，有智能的核;另一個(gè)是從材料、半導體工藝技術(shù)上，讓產(chǎn)品智能。

目前，從數據通信/電信服務(wù)器的小規模市場(chǎng)到消費電子的大規模市場(chǎng)，電源呈現數字化趨勢。

對于大功率工業(yè)電源而言，其廣泛應用在數據中心處理器以及工業(yè)大功率電源方面，這就是數字電源Smart Power Supply。在數字電源方面，據David Lucchetti介紹，目前智能電的解決方案表現在兩個(gè)方面：一是有數字化的核做處理，加上主要控制的元器件，產(chǎn)生集成的方案。二是設計、應用時(shí)有交互的設計GUI界面，可以縮短Time to market設計時(shí)間、設計周期，使得方案更快速地響應這個(gè)市場(chǎng)需求。

對于小功率電源而言，主要針對消費類(lèi)電子的解決方案。其解決方案是，通過(guò)半導體工藝，對于隔離的產(chǎn)品會(huì )有磁隔離技術(shù);還有線(xiàn)性L(fǎng)inear的處理器等等，這也是智能的表現之一。

智能電源重點(diǎn)集中在照明上，據悉，當前ST擁有STLUX平臺，在LED的應用、HID應用、熒光燈的應用都可以采用，具有PWM的調光功能，0-10V或Triac可控硅的調光都可以實(shí)現。STLUX平臺的智能表現在，里面有一個(gè)STM8的核，這個(gè)數字核讓設計可以有更好的靈活度和快速的響應度。如果是模擬方案，工程師則需要重新做個(gè)拓撲結構或重新做一些設計。而數字方案，由于有Graphic user interface的交互，工程師對硬件不需要做大的改動(dòng)，只需要做軟件的調整就可以獲得很好的方式實(shí)踐，迅速完成新的數字方案設計。

在照明的智能的表現上，更加地滿(mǎn)足了人文方面的需求，比如對燈的調光、調光的感受、對燈具的多路控制、多路的調光控制等等。同時(shí)，還將智能變得更加便利，例如通過(guò)電力載波還可以對路燈做一些控制。因此，這種智能照明不僅僅在民用上，也可以應用在商用和工業(yè)類(lèi)照明上。

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