電源管理芯片(Power Management Integrated Circuits),是在電子�(shè)備系�(tǒng)中擔負起對電能的變換、分�、檢測及其他電能管理的職責的芯片.主要負責識別CPU供電幅�,產(chǎn)生相�(yīng)的短矩波,推動后級電路進行功率輸出。常用電源管理芯片有HIP6301、IS6537、RT9237、ADP3168、KA7500、TL494等�
主要電源管理芯片有的是雙列直插芯�,而有的是表面貼裝式封�,其中HIP630x系列芯片是比較經(jīng)典的電源管理芯片,由芯片�(shè)計公司Intersil�(shè)�。它支持�/�/四相供電,支持VRM9.0�(guī)�,電壓輸出范圍是1.1V-1.85V,能�0.025V的間隔調(diào)整輸�,開�(guān)頻率高達80KHz,具有電源大、紋波小、內(nèi)阻小等特�,能精密�(diào)整CPU供電電壓�
電源管理芯片的應(yīng)用范圍十分廣�,發(fā)展電源管理芯片對于提高整機性能具有重要意義,對電源管理芯片的選擇與系統(tǒng)的需求直接相�(guān),而數(shù)字電源管理芯片的�(fā)展還需跨越成本難關(guān)�
當今世界,人們的生活已是片刻也離不開電子�(shè)�。電源管理芯片在電子�(shè)備系�(tǒng)中擔負起對電能的變換、分�、檢測及其它電能管理的職�。電源管理芯片對電子系統(tǒng)而言是不可或缺的,其性能的優(yōu)劣對整機的性能有著直接的影��
所有電子設(shè)備都有電源,但是不同的系�(tǒng)對電源的要求不同。為了發(fā)揮電子系�(tǒng)的性能,需要選擇最適合的電源管理方式�
首先,電子設(shè)備的核心是半�(dǎo)體芯�。而為了提高電路的密度,芯片的特征尺寸始終朝著減小的趨勢發(fā)�,電場強度隨距離的減小而線性增加,如果電源電壓還是原來�5V,產(chǎn)生的電場強度足以把芯片擊�。所�,這樣,電子系�(tǒng)對電源電壓的要求就發(fā)生了變化,也就是需要不同的降壓型電源。為了在降壓的同時保持高效率,一般會采用降壓型開�(guān)電源�
同時,許多電子系�(tǒng)還需要高于供電電壓的電源,比如在電池供電�(shè)備中,驅(qū)動液晶顯示的背光電源,普通的白光LED�(qū)動等,都需要對系統(tǒng)電源進行升壓,這就需要用到升壓型開關(guān)電源�
此外,現(xiàn)代電子系�(tǒng)正在向高速、高增益、高可靠性方向發(fā)展,電源上的微小干擾都對電子�(shè)備的性能有影�,這就需要在噪聲、紋波等方面有優(yōu)勢的電源,需要對系統(tǒng)電源進行�(wěn)�、濾波等處理,這就需要用到線性電��
上述不同的電源管理方式,可以通過相應(yīng)的電源芯�,結(jié)合極少的外圍元件,就能夠?qū)崿F(xiàn)??梢?,發(fā)展電源管理芯片是提高整機性能的必不可少的手段�
電源管理的范疇比較廣,既包括單獨的電能變�(主要是直流到直流,即DC/DC),單獨的電能分配和檢�,也包括電能變換和電能管理相�(jié)合的系統(tǒng)。相�(yīng)�,電源管理芯片的分類也包括這些方面,比如線性電源芯�、電壓基準芯�、開�(guān)電源芯片、LCD�(qū)動芯片、LED�(qū)動芯�、電壓檢測芯�、電池充電管理芯片等。下面簡要介紹一下電源管理芯片的主要類型和應(yīng)用情��
如果所�(shè)計的電路要求電源有高的噪音和紋波抑制,要求占用PCB板面積小(如手機等手持電子�(chǎn)�),電路電源不允許使用電感�(如手�),電源需要具有瞬時校準和輸出狀�(tài)自檢功能,要求穩(wěn)壓器壓降及自身功耗低,線路成本低且方案簡單,那么線性電源是最恰當?shù)倪x擇。這種電源包括如下的技�(shù):精密的電壓基準,高性能、低噪音的運�,低壓降�(diào)整管,低靜態(tài)電流�
在小功率供電、運放負電源、LCD/LED�(qū)動等場合,常�(yīng)用基于電容的開關(guān)電源芯片,也就是通常所說的電荷�(Charge Pump)?;陔姾杀霉ぷ髟淼男酒a(chǎn)品很多,比如AAT3113。這是一種由低噪�、恒定頻率的電荷泵DC/DC�(zhuǎn)換器�(gòu)成的白光LED�(qū)動芯片。AAT3113采用分數(shù)�(1.5×)�(zhuǎn)換以提高效率。該器件采用并聯(lián)方式�(qū)�4路LED。輸入電壓范圍為2.7V�5.5V,可為每路輸出提供約20mA的電�。該器件還具備熱管理系統(tǒng)特�,以保護任何輸出引腳所出現(xiàn)的短路。其嵌入的軟啟動電路可防止啟動時的電流過�。AAT3113利用簡單串行控制接口對芯片進行使能、關(guān)斷和32級對�(shù)刻度亮度控制�
而基于電感的DC/DC芯片的應(yīng)用范圍最廣泛,應(yīng)用包括掌上電�、相�、備用電�、便攜式儀�、微型電話、電動機速度控制、顯示偏置和顏色�(diào)整器�。主要的技�(shù)包括:BOOST�(jié)�(gòu)電流模式�(huán)路穩(wěn)定性分�,BUCK�(jié)�(gòu)電壓模式�(huán)路穩(wěn)定性分�,BUCK�(jié)�(gòu)電流模式�(huán)路穩(wěn)定性分�,過流、過�、過壓和軟啟動保護功�,同步整流技�(shù)分析,基準電壓技�(shù)分析�
除了基本的電源變換芯片,電源管理芯片還包括以合理利用電源為目的的電源控制類芯�。如NiH電池智能快速充電芯�,鋰離子電池充電、放電管理芯�,鋰離子電池過壓、過�、過�、短路保護芯�;在線路供電和備用電池之間進行切換管理的芯�,USB電源管理芯片;電荷泵,多路LDO供電,加電時序控�,多種保護,電池充放電管理的�(fù)雜電源芯片等�
特別是在消費類電子方靀比如便攜式DVD、手機、數(shù)碼相機等,幾乎用1�-2塊電源管理芯片就能夠提供�(fù)雜的多路電源,使系統(tǒng)的性能�(fā)揮到�
電子�(shè)備所具備的功能越�、性能越高,其�(jié)�(gòu)、技�(shù)、系�(tǒng)就越�(fù)�,傳�(tǒng)的模擬技�(shù)電源管理IC滿足系統(tǒng)整體電源管理要求的難度也就越大,價格也更加昂�。數(shù)字控制器的核心主要由三個特殊模塊組成:抗混�(anti-aliasing)濾波器[2] 、模�(shù)�(zhuǎn)換器(ADC)和數(shù)字脈沖寬度調(diào)制器(DPWM)。為了達到與模擬控制架構(gòu)同等的性能指標,必須具備高分辨率、高速和線性ADC以及高分辨率、高速PWM電路�(shè)�。ADC分辨率必須能夠滿足誤差小于輸出電壓允許變化的范圍,所需的輸出電壓紋波越�,則對ADC的分辨率要求越高。同時,由于抗混疊濾波器以及流水線式或SAR模數(shù)�(zhuǎn)換器會引入環(huán)路延�,所以我們迫切需要高采樣速率的模�(shù)�(zhuǎn)換器。模擬控制器對所�(chǎn)生的可能脈沖寬度存在固有的限�,而DPWM可以�(chǎn)生離散和有限的PWM寬度集。從�(wěn)定狀�(tài)下的輸出角度�,只可能有一組離散的輸出電壓。由于DPWM是反饋環(huán)路中的一部分,因此DPWM的分辨率必須足夠高才能使輸出不顯示眾所周知的極限周�。不顯示任何極限周值所需的最少位�(shù)取決于拓撲、輸出電壓和ADC分辨�。同時,系統(tǒng)的環(huán)路穩(wěn)定性由PI或者PID控制器來�(diào)��