电源管理IC

在日常(chang)生活中，人们对电(dian)(dian)(dian)子设备的(de)依赖越来越严重，电(dian)(dian)(dian)子技术的(de)更新换代(dai)，也同时(shi)意味(wei)着人们对电(dian)(dian)(dian)源(yuan)的(de)技术发展寄予厚望，下(xia)面就为(wei)大家介(jie)绍电(dian)(dian)(dian)源(yuan)管理技术的(de)主要分类。

电源(yuan)(yuan)(yuan)管(guan)(guan)(guan)理(li)(li)半导(dao)体从所包含的器(qi)(qi)件来说(shuo)，明(ming)确(que)强调电源(yuan)(yuan)(yuan)管(guan)(guan)(guan)理(li)(li)集(ji)成电路（电源(yuan)(yuan)(yuan)管(guan)(guan)(guan)理(li)(li)IC，简(jian)称电源(yuan)(yuan)(yuan)管(guan)(guan)(guan)理(li)(li)芯片）的位置和(he)(he)作用。电源(yuan)(yuan)(yuan)管(guan)(guan)(guan)理(li)(li)半导(dao)体包括两部分，即(ji)电源(yuan)(yuan)(yuan)管(guan)(guan)(guan)理(li)(li)集(ji)成电路和(he)(he)电源(yuan)(yuan)(yuan)管(guan)(guan)(guan)理(li)(li)分立式半导(dao)体器(qi)(qi)件。

电(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)管(guan)理(li)集(ji)成电(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)包(bao)(bao)括很多种类别，大致又分(fen)成电(dian)(dian)(dian)(dian)压调整(zheng)和接口电(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)两(liang)方面。电(dian)(dian)(dian)(dian)压凋整(zheng)器(qi)(qi)(qi)包(bao)(bao)含线性低压降稳(wen)压器(qi)(qi)(qi)（即LOD），以(yi)及正、负输出系列(lie)电(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)，此(ci)外不(bu)有脉宽调制（PWM）型(xing)的(de)开关型(xing)电(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)等(deng)。因(yin)技术进步(bu)，集(ji)成电(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)芯片(pian)内数字电(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)的(de)物(wu)理(li)尺(chi)寸越来越小，因(yin)而(er)工作(zuo)电(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)向低电(dian)(dian)(dian)(dian)压发(fa)展(zhan)，一系列(lie)新型(xing)电(dian)(dian)(dian)(dian)压调整(zheng)器(qi)(qi)(qi)应运而(er)生。电(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)管(guan)理(li)用接口电(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)主(zhu)要有接口驱(qu)动(dong)器(qi)(qi)(qi)、马达驱(qu)动(dong)器(qi)(qi)(qi)、功率场效应晶(jing)体(ti)管(guan)（MOSFET）驱(qu)动(dong)器(qi)(qi)(qi)以(yi)及高电(dian)(dian)(dian)(dian)压/大电(dian)(dian)(dian)(dian)流的(de)显示驱(qu)动(dong)器(qi)(qi)(qi)等(deng)等(deng)。

电(dian)源管理分(fen)立式(shi)半导(dao)体(ti)器件(jian)则包(bao)括一些传统的(de)功率(lv)半导(dao)体(ti)器件(jian)，可将(jiang)它分(fen)为两(liang)大(da)类，一类包(bao)含整(zheng)流器和晶闸管;另一类是三极管型，包(bao)含功率(lv)双极性晶体(ti)管，含有(you)MOS结(jie)构的(de)功率(lv)场(chang)效应晶体管(guan)（MOSFET）和绝(jue)缘栅双极型(xing)晶体管(guan)（IGBT）等。

在某种程(cheng)度上来(lai)说，正(zheng)是(shi)(shi)因为电(dian)(dian)源(yuan)(yuan)管(guan)(guan)理(li)IC的大量发展，功率半导体(ti)(ti)才改称(cheng)为电(dian)(dian)源(yuan)(yuan)管(guan)(guan)理(li)半导体(ti)(ti)。也正(zheng)是(shi)(shi)因为这么多的集成电(dian)(dian)路（IC）进(jin)入电(dian)(dian)源(yuan)(yuan)领(ling)域，人们才更多地(di)以电(dian)(dian)源(yuan)(yuan)管(guan)(guan)理(li)来(lai)称(cheng)呼现阶段的电(dian)(dian)源(yuan)(yuan)技(ji)术。

电源管理IC 8种类型简介

1、AC/DC调(diao)制IC。内含(han)低电压控制电路及高(gao)压开关晶体管。

2、DC/DC调制IC。包括升压(ya)/降压(ya)调节器，以及电荷泵。

3、功率因数控制PFC预调制IC。提供具有功率因数校正功能的电(dian)源输入电(dian)路。

4、脉(mai)(mai)冲调(diao)(diao)制(zhi)(zhi)或(huo)脉(mai)(mai)幅调(diao)(diao)制(zhi)(zhi)PWM/PFM控制(zhi)(zhi)IC。为脉(mai)(mai)冲频率(lv)调(diao)(diao)制(zhi)(zhi)和/或(huo)脉(mai)(mai)冲宽(kuan)度调(diao)(diao)制(zhi)(zhi)控制(zhi)(zhi)器，用于(yu)驱动外部开关。

5、线性(xing)调制(zhi)IC（如线性(xing)低压(ya)降稳压(ya)器LDO等）。包(bao)括正向和负向调节器，以(yi)及(ji)低压(ya)降LDO调制(zhi)管(guan)。

6、电(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)充(chong)电(dian)(dian)(dian)(dian)和管(guan)理IC。包括电(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)充(chong)电(dian)(dian)(dian)(dian)、保护及电(dian)(dian)(dian)(dian)量显(xian)示IC，以及可进行电(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)数据通讯“智能”电(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)IC。

7、热插板(ban)控(kong)制IC（免除从工作系统中(zhong)插入或拔除另一接口的影响）。

8、MOSFET或IGBT的开(kai)关功(gong)能ic。

在这些电源(yuan)管理(li)IC中，电压调节IC是发展最(zui)快、产(chan)量最(zui)大的(de)一部分。各种电源(yuan)管理(li)IC基本上和一些相(xiang)关(guan)的(de)应用相(xiang)联系，所以针(zhen)对(dui)不同应用，还(hai)可以列出更多类型的(de)器件。

电(dian)源(yuan)管理的技术趋势是高效能、低(di)功(gong)耗、智能化。

提高(gao)效(xiao)能涉及两个(ge)不(bu)同方(fang)面(mian)的内容(rong)：一方(fang)面(mian)想要保持能量转换的综合效(xiao)率，同时还希望减小设备的尺寸;另一方(fang)面(mian)是保护尺寸不(bu)变(bian)，大幅度提高(gao)效(xiao)能。

在(zai)交流/直流（AC/DC）变换(huan)中，低的(de)(de)通态电阻(zu)，符合(he)计(ji)算机和电信应(ying)用中更加高效(xiao)适配器和电源(yuan)的(de)(de)需要。在(zai)电源(yuan)电路设(she)计(ji)方(fang)面，一(yi)般(ban)待机能耗已经降(jiang)到1W以(yi)下，并可将电源(yuan)效(xiao)率(lv)提高至90%以(yi)上。要进一(yi)步降(jiang)低现(xian)有待机能耗，则需要有新的(de)(de)IC制造工艺技术(shu)及(ji)在(zai)低功(gong)耗电路设(she)计(ji)方(fang)面的(de)(de)突破。

电源管理ic发展趋势

随着可穿戴产(chan)品、智能(neng)产(chan)品、中(zhong)小家电(dian)等各种电(dian)器产(chan)品的发展需求，对(dui)电(dian)源(yuan)管(guan)理(li)IC提出了更高的要求。针对(dui)更高的应用需求，电(dian)源(yuan)管(guan)理(li)IC技(ji)术将有怎样的发展。

对(dui)于电(dian)(dian)子(zi)产(chan)品而言，电(dian)(dian)源是其生命(ming)力的(de)重(zhong)要保障。没有电(dian)(dian)源，电(dian)(dian)子(zi)产(chan)品无法正常运(yun)行。而高效地电(dian)(dian)源管理(li)，则使得电(dian)(dian)子(zi)产(chan)品的(de)性能更加(jia)突出，这(zhei)也正是电(dian)(dian)源管理(li)芯片的(de)价值所在。

随着可穿戴(dai)产品(pin)、智能(neng)产品(pin)、中(zhong)(zhong)小家(jia)电(dian)(dian)(dian)等各(ge)种电(dian)(dian)(dian)器产品(pin)的(de)(de)发(fa)展(zhan)需求，对电(dian)(dian)(dian)源管(guan)理IC提出了更(geng)高(gao)的(de)(de)要求。针对更(geng)高(gao)的(de)(de)应用需求，电(dian)(dian)(dian)源管(guan)理IC技(ji)术将有(you)怎样(yang)的(de)(de)发(fa)展(zhan)。对此，《智慧产品(pin)圈》记(ji)者采访(fang)了意法半导体大(da)中(zhong)(zhong)华与南亚区工业及功(gong)率(lv)转换(huan)产品(pin)部市场应用总监David Lucchetti。David Lucchetti重点围绕三(san)个方面进行了分享：新型接口技(ji)术、快(kuai)速充(chong)电(dian)(dian)(dian)、智能(neng)化管(guan)理。

新型接口技术：USB Type-C实现双向传输

老款(kuan)USB充电(dian)的应用主要集中在手机上，而(er)且由于USB接口上下不一(yi)致，几乎无法一(yi)次插(cha)准。此(ci)外，USB协(xie)议接口只能是5V、500mA的电(dian)流能力，且功率只能单向(xiang)传(chuan)输。随着，越来越多的设(she)备有USB接口的需求，新型标准接口技术(shu)应运而(er)生，完全克服(fu)了传(chuan)统USB充电(dian)的局限性。

David Lucchetti指(zhi)出(chu)，USB Type-C具有以下特点：1.最大数据传输速(su)度达(da)到10Gbit/秒，也是USB 3.1的(de)标准；2.支持(chi)从正(zheng)反(fan)两面均可插(cha)入的(de)“正(zheng)反(fan)插(cha)”功能；3.配备Type-C连(lian)接器的(de)标准规格(ge)连(lian)接线可通(tong)过3A电流，同(tong)时还(hai)支持(chi)超出(chu)现有USB供电能力的(de)“USB PD”，可以提供最大100W 的(de)电力。

USB Type-C端口有USB3.1这(zhei)里和3.0两种，USB3.1的(de)传输(shu)速度(du)更快。新接(jie)口技术的(de)功率传输(shu)是双向(xiang)的(de)，可(ke)以拥有两种发送功率方式。用(yong)户不仅可(ke)以用(yong)笔记(ji)本(ben)为(wei)移动设备(bei)(bei)(bei)充(chong)电(dian)，也(ye)可(ke)以利用(yong)其(qi)它设备(bei)(bei)(bei)或移动电(dian)源为(wei)笔记(ji)本(ben)充(chong)电(dian)。即：之前被(bei)充(chong)电(dian)设备(bei)(bei)(bei)也(ye)可(ke)以作为(wei)可(ke)充(chong)电(dian)设备(bei)(bei)(bei)。此外，USB-TypeC具备(bei)(bei)(bei)后(hou)向(xiang)兼容(rong)，USB-TypeC可(ke)以与(yu)旧版(ban)的(de)USB标准兼容(rong)，但用(yong)户需要额外购(gou)买适配器才能完成(cheng)兼容(rong)。

“USB Type-C总(zong)共有5种协(xie)议(yi)(yi)，之前的(de)协(xie)议(yi)(yi)是5V、2A、10W左右(you)，最主(zhu)要应用在手持设备。再大一点功率的(de)有5V、2A或者12V、1.5A，可以到(dao)(dao)18W。如果大功率36W，Pad以及Tablet或其(qi)他设备都可以采用这(zhei)样的(de)USB Type-C协(xie)议(yi)(yi)。针对(dui)大功率，已经(jing)可以达到(dao)(dao)60W的(de)功率范(fan)围(wei)。对(dui)于协(xie)议(yi)(yi)5来说，可以达到(dao)(dao)100W、20V、5A这(zhei)样的(de)范(fan)围(wei)。” David Lucchetti表示(shi)。

据了解，在电(dian)源管理IC上，目前(qian)意(yi)法半导体(ti)(ti)采(cai)用Combo芯片，集成(PFC+LLC)于一体(ti)(ti)的STCMB1，另(ling)外加DC-DC，还有其USB3.0接(jie)口技术。

业界预计，配(pei)备(bei)USB Type-C技术(shu)USB3.0\3.1接口(kou)的设(she)备(bei)将达到(dao)21亿台。2016年之(zhi)后，将有12%的手机终端会(hui)用到(dao)像这样的Type-C的接口(kou)。

快速充电方案：10分钟充40%的电量

随着用(yong)电(dian)设(she)备越来(lai)越多，手机及其他用(yong)电(dian)设(she)备拥(yong)有更长的待(dai)机时间，则显得十分必要(yao)。

针对于高(gao)(gao)通(tong)Quick Charge的(de)(de)标准(zhun)，最初是(shi)10分(fen)钟(zhong)(zhong)充(chong)10%的(de)(de)电(dian)(dian)，后(hou)来2.0标准(zhun)是(shi)在10分(fen)钟(zhong)(zhong)充(chong)30%左右的(de)(de)电(dian)(dian)量(liang)，现在基(ji)本上高(gao)(gao)通(tong)3.0是(shi)10分(fen)钟(zhong)(zhong)充(chong)40%的(de)(de)电(dian)(dian)量(liang)。高(gao)(gao)通(tong)3.0的(de)(de)协(xie)议，可以节约充(chong)电(dian)(dian)时间进(jin)行快速(su)充(chong)电(dian)(dian)。

对应的(de)是(shi)高通Quick Charge3.0协议，David Lucchetti指出，意法半导体推出STQC30快速的(de)充电(dian)方案。STQC30元器件(jian)外围组(zu)件(jian)少、功能全、封装小(xiao)、集(ji)成泄放(fang)电(dian)阻(zu)，可(ke)设置电(dian)流(liu)分布(bu)，低(di)待机功耗，自适应过压保(bao)护，Vcc电(dian)压范围扩大(支(zhi)持小(xiao)于3V的(de)工作(zuo)电(dian)压)。

智能化管理：技术方案和材料工艺上实现

智能(neng)化管(guan)理(li)是(shi)(shi)电源(yuan)管(guan)理(li)IC的(de)另一(yi)个新动向，主(zhu)要通过智能(neng)开关的(de)方(fang)式来实现。其智能(neng)开关实现的(de)途径有两(liang)个：一(yi)个是(shi)(shi)技术(shu)上有智能(neng)技术(shu)方(fang)案，有智能(neng)的(de)核;另一(yi)个是(shi)(shi)从材料、半导体(ti)工(gong)艺技术(shu)上，让(rang)产品智能(neng)。

目前，从(cong)数据(ju)通信/电信服务器(qi)的小规(gui)模(mo)(mo)市场到消费(fei)电子的大规(gui)模(mo)(mo)市场，电源呈(cheng)现数字化(hua)趋(qu)势。

对(dui)于大功率(lv)工(gong)业电源(yuan)(yuan)而(er)言，其(qi)广泛(fan)应(ying)用在(zai)数据(ju)中心处理器以及工(gong)业大功率(lv)电源(yuan)(yuan)方面，这就(jiu)是数字(zi)(zi)电源(yuan)(yuan)Smart Power Supply。在(zai)数字(zi)(zi)电源(yuan)(yuan)方面，据(ju)David Lucchetti介绍，目前(qian)智(zhi)能电的(de)解决方案表现在(zai)两个(ge)方面：一是有数字(zi)(zi)化的(de)核(he)做处理，加(jia)上主(zhu)要控制的(de)元器件，产生集(ji)成的(de)方案。二是设(she)(she)计(ji)、应(ying)用时有交互的(de)设(she)(she)计(ji)GUI界面，可(ke)以缩(suo)短(duan)Time to market设(she)(she)计(ji)时间、设(she)(she)计(ji)周期，使得方案更快(kuai)速地响应(ying)这个(ge)市(shi)场需求。

对(dui)(dui)于(yu)小功率电(dian)源而言，主要(yao)针对(dui)(dui)消费类电(dian)子的(de)解(jie)(jie)决方案。其(qi)解(jie)(jie)决方案是，通过(guo)半导(dao)体(ti)工艺(yi)，对(dui)(dui)于(yu)隔离(li)的(de)产品会有磁(ci)隔离(li)技术;还有线性Linear的(de)处理器等等，这(zhei)也是智能的(de)表现(xian)之一。

智能电源重点集中在(zai)照(zhao)明上，据悉，当(dang)前ST拥有STLUX平(ping)(ping)台，在(zai)LED的(de)(de)(de)应(ying)用(yong)(yong)(yong)、HID应(ying)用(yong)(yong)(yong)、荧光灯的(de)(de)(de)应(ying)用(yong)(yong)(yong)都可(ke)以采用(yong)(yong)(yong)，具有PWM的(de)(de)(de)调光功(gong)能，0-10V或Triac可(ke)控(kong)硅的(de)(de)(de)调光都可(ke)以实现。STLUX平(ping)(ping)台的(de)(de)(de)智能表现在(zai)，里面有一个STM8的(de)(de)(de)核，这个数(shu)字(zi)核让设(she)计(ji)(ji)可(ke)以有更好的(de)(de)(de)灵(ling)活(huo)度(du)和快速的(de)(de)(de)响(xiang)应(ying)度(du)。如(ru)果是(shi)模拟方案(an)，工程师(shi)则需(xu)要重新做(zuo)(zuo)个拓扑结构(gou)或重新做(zuo)(zuo)一些(xie)设(she)计(ji)(ji)。而数(shu)字(zi)方案(an)，由于有Graphic user interface的(de)(de)(de)交(jiao)互，工程师(shi)对(dui)硬件(jian)不需(xu)要做(zuo)(zuo)大的(de)(de)(de)改动，只(zhi)需(xu)要做(zuo)(zuo)软件(jian)的(de)(de)(de)调整就可(ke)以获(huo)得(de)很好的(de)(de)(de)方式(shi)实践(jian)，迅速完成新的(de)(de)(de)数(shu)字(zi)方案(an)设(she)计(ji)(ji)。

在照(zhao)明的(de)(de)智(zhi)(zhi)(zhi)能的(de)(de)表现上，更加地满(man)足了(le)人文(wen)方面的(de)(de)需求，比如(ru)对灯的(de)(de)调光、调光的(de)(de)感受、对灯具的(de)(de)多路控(kong)(kong)制(zhi)、多路的(de)(de)调光控(kong)(kong)制(zhi)等等。同时，还(hai)将智(zhi)(zhi)(zhi)能变(bian)得更加便利(li)，例如(ru)通过电力载波还(hai)可(ke)以(yi)对路灯做一(yi)些控(kong)(kong)制(zhi)。因此，这种(zhong)智(zhi)(zhi)(zhi)能照(zhao)明不仅仅在民用(yong)上，也可(ke)以(yi)应用(yong)在商(shang)用(yong)和工业类照(zhao)明上。

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