电源IC

电源IC的写法

电源IC介绍

电源ic是指开关电源的脉宽控制集成，电源靠它来调整输出电压的稳定。

发展

随着电子技术的发展,尤其是目前便携式产品流行和节能环保的提倡,电源IC发挥的作用越来越大。几年前,电源IC还仅仅是集成稳压器件和DC/DC转换器,但现在电源IC涵盖很多内容,包括DC/DC、LDO（低压差线形稳压器）、电池充放电管理、PWM控制器、Reset、PFC（功率因数校正）、节能控制、功率MOSEFT等等。

特点

电源IC种类繁多，它们的共同特点有：（1）工作电压低一般的工作电压为3.0～3.6V。有一些工作电压更低，如2.0、2.5、2.7V等；也有一些工作电压为5V，还有少数12V或28V的特殊用途的电压源。（2）工作电流不大从几毫安到几安都有，但由于大多数嵌入式电子产品的工作电流小于300mA，所以30～300mA的电源IC在品种及数量上占较大的比例。（3）封装尺寸小近年来发展的便携式产品都采用贴片式器件，电源IC也不例外，主要有SO封装、SOT-23封装，μMAX封装及封装尺寸最小的SC-70及的SMD封装等，使电源占的空间越来越小。（4）完善的保护措施新型电源IC有完善的保护措施，这包括：输出过流限制、过热保护、短路保护及电池极性接反保护，使电源工作安全可靠，不易损坏。（5）耗电小及关闭电源功能新型电源IC的静态电流都较小，一般为几十μA到几百μA。个别微功耗的线性稳压器其静态电流仅1.1μA。另外，不少电源IC有关闭电源控制端功能（用电平来控制），在关闭电源状态时IC自身耗电在1μA左右。由于它可使一部分电路不工作，可大大节省电。例如，在无线通信设备上，在发送状态时可关闭接收电路；在未接收到信号时可关闭显示电路等。（5）有电源工作状态信号输出不少便携式电子产品中有单片机，在电源因过热或电池低电压而使输出电压下降一定百分数时，电源IC有一个电源工作状态信号输给单片机，使单片机复位。利用这个信号也可以做成电源工作状态指示（当电池低电压时，有LED显示)。（6）输出电压精度高一般的输出电压精度为±2～4[[%]]之间，有不少新型电源IC的精度可达±0.5～±1[[%]]；并且输出电压温度系数较小，一般为±0.3～±0.5mV/℃，而有一些可达到±0.1mV/℃的水平。线性调整率一般为0.05[[%]]～0.1[[%]]/V，有的可达0.01[[%]]/V；负载调整率一般为0.3～0.5[[%]]/mA，有的可达0.01[[%]]/mA。（7）新型组合式电源IC升压式DC/DC变换器的效率高但纹波及噪声电压较大，低压差线性稳压器效率低但噪声最小，这两者结合组成的双输出电源IC可较好地解决效率及噪声的问题。例如，数字电路部分采用升压式DC/DC变换器电源而对噪声敏感的电路采用LDO电源。这种电源IC有MAX710/711，MAX1705/1706等。另一种例子是电荷泵+LDO组成，输出稳压的电荷泵电源IC，例如MAX868，它可输出0～-2VIN可调的稳定电压，并可提供30mA电流；MAX1673稳压型电荷泵电源IC输出与VIN相同的负压，输出电流可达125mA。

应用

手机是电源管理IC最为重要的应用场合。多媒体和3G手机对高画质视频、多媒体数据流、音频播放、更清晰的显示及更多娱乐等需求不断提升,但这些功能却会大量消耗电源,其中绝大多数的电源电压并不相同,随着电流需求不断增加,使得它们需要更多电能,例如从2G语音电话升级到3G视讯电话后,对功率需求便增加一倍。在同一手机中融人更多元化的功能,其功率消耗也会随之增加,这是未来电源管理芯片发展的明确趋势。由于手机大量采用LDO来为手机各个部件进行供电,LDO虽然具有成本低、封装小、外围器件少和噪音小的特点,但其转换效率低,且只能用于降压的场合,加上LDO效率取决于输出/输人电压之比,在输人电压为3.6V、输出电压为1.5V的情况下,效率只有41.7[%],这样低的效率在输出电流较大时,不仅会浪费很多电能,而且会造成芯片发热影响系统稳定性。而3G手机各个部件需要多个电压等级的供电,在很多情况下,尤其是压差大的情况下,LDO已经难以满足供电需求,因此DC/DC的解决方法成为一种取代LDO的解决方案。DC/DC转换的优势是升、降压均适用,效率又高,目前已经有自动PFM/PWM方式和用DC/DC+LDO双模式的电源管理解决方案,虽然无论哪种方案成本都将高于LDO,但的确能够解决LDO低效和只能用于降压的问题,未来3G手机产量的提高和手机电源管理功能的提升,将在一定程度上刺激手机电源管理IC市场的发展。

发展

电子技术的快速发展表现在小型化、节能环保、功能强大、价格下降等方面,对电源管理提出新的挑战,具体有以下几个特点：

大电流/低输出电压的应用

由于数字芯片的时钟越来越快,意味着驱动电流越来越大,以前只需要线形稳压,现在就需要开关式稳压,以前仅需要一相电源,现在就需要两相或多相电源。另外CPU由于速度越来越快,散热已成为其发展的瓶颈,因此采用多核心技术,英特尔已经在规划80个core的CPU,对电源要求更高。

电源转换效率提升

不同的半导体制程需要不同的供电电压,形成多而广得输人电压,对电源管理提出挑战。而且新的替代能源的使用,以及节能环保的要求加强电源管理功能。

整合电路设计

目前各种功能高度的整合已经成了电子产品的宿命,如现在的手机就将通信、PDA、GPS、电视等集成在一起,要避免相互间的干扰,需要电源也随之改变。虽然整合模拟和数字电路的SoC设计概念日益普及,但市面上号称的SoC芯片却因数字、模拟制程整合不易、成本过高和效能不若预期,因而形成高整合度和高效能间的两难,因此部分模拟电路如电源管理IC在短期内并不适合作整合,仍将持续独立于SoC芯片之外。

封装要求

由于产品散热要求更高,需要将新型、小型的封装技术引人到电源产品中。另外对于功能整合,SiP可能在SoC尚未成型之前,成为一个重要的解决方。SiP是将不同的芯片或其它组件,通过封装制程整合在一个封装模块内,以执行相当于系统层级的功能。

良好的服务

因电源IC通用型都不强,作为配套产品与整机厂协作,一是要说服人家采用,二是需要提供良好的服务。

其他对电源的要求有高性价比、生产的可靠性等。另外从目前产业状况来看,电源管理IC的设计人才,要比数字IC缺乏,而且电源IC需要的知识面和经验度更高。值得一提的是数字电源芯片产品,近两年来该产品一直是业界关注的焦点,但却叫好不叫座,市场推广应用一直没有实现高速发展,而且从目前来看数字电源在近一两年仍然难有大的突破。首先是因为下游厂商对数字电源芯片的认可、评估、产品设计和量产规模采购等都需要一定时间,其次是数字电源芯片本身在响应速度、成本和面积等方面可能和传统模拟电源芯片相比存在一定差距,还有就是设计人员本身的习惯,以及使用数字电源的产品设计复杂程度等问题。此外,由于目前数字电源供应商较少,销售渠道开拓远远不够,所有这些因素都可能成为数字电源大规模推广应用的障碍。