電源IC

電源IC的寫法

電源IC介紹

電源ic是指開關(guān)電源的脈寬控制集成，電源靠它來調(diào)整輸出電壓的穩(wěn)定。

發(fā)展

隨著電子技術(shù)的發(fā)展,尤其是目前便攜式產(chǎn)品流行和節(jié)能環(huán)保的提倡,電源IC發(fā)揮的作用越來越大。幾年前,電源IC還僅僅是集成穩(wěn)壓器件和DC/DC轉(zhuǎn)換器,但現(xiàn)在電源IC涵蓋很多內(nèi)容,包括DC/DC、LDO（低壓差線形穩(wěn)壓器）、電池充放電管理、PWM控制器、Reset、PFC（功率因數(shù)校正）、節(jié)能控制、功率MOSEFT等等。

特點(diǎn)

電源IC種類繁多，它們的共同特點(diǎn)有：（1）工作電壓低一般的工作電壓為3.0～3.6V。有一些工作電壓更低，如2.0、2.5、2.7V等；也有一些工作電壓為5V，還有少數(shù)12V或28V的特殊用途的電壓源。（2）工作電流不大從幾毫安到幾安都有，但由于大多數(shù)嵌入式電子產(chǎn)品的工作電流小于300mA，所以30～300mA的電源IC在品種及數(shù)量上占較大的比例。（3）封裝尺寸小近年來發(fā)展的便攜式產(chǎn)品都采用貼片式器件，電源IC也不例外，主要有SO封裝、SOT-23封裝，μMAX封裝及封裝尺寸最小的SC-70及的SMD封裝等，使電源占的空間越來越小。（4）完善的保護(hù)措施新型電源IC有完善的保護(hù)措施，這包括：輸出過流限制、過熱保護(hù)、短路保護(hù)及電池極性接反保護(hù)，使電源工作安全可靠，不易損壞。（5）耗電小及關(guān)閉電源功能新型電源IC的靜態(tài)電流都較小，一般為幾十μA到幾百μA。個(gè)別微功耗的線性穩(wěn)壓器其靜態(tài)電流僅1.1μA。另外，不少電源IC有關(guān)閉電源控制端功能（用電平來控制），在關(guān)閉電源狀態(tài)時(shí)IC自身耗電在1μA左右。由于它可使一部分電路不工作，可大大節(jié)省電。例如，在無線通信設(shè)備上，在發(fā)送狀態(tài)時(shí)可關(guān)閉接收電路；在未接收到信號(hào)時(shí)可關(guān)閉顯示電路等。（5）有電源工作狀態(tài)信號(hào)輸出不少便攜式電子產(chǎn)品中有單片機(jī)，在電源因過熱或電池低電壓而使輸出電壓下降一定百分?jǐn)?shù)時(shí)，電源IC有一個(gè)電源工作狀態(tài)信號(hào)輸給單片機(jī)，使單片機(jī)復(fù)位。利用這個(gè)信號(hào)也可以做成電源工作狀態(tài)指示（當(dāng)電池低電壓時(shí)，有LED顯示)。（6）輸出電壓精度高一般的輸出電壓精度為±2～4[[%]]之間，有不少新型電源IC的精度可達(dá)±0.5～±1[[%]]；并且輸出電壓溫度系數(shù)較小，一般為±0.3～±0.5mV/℃，而有一些可達(dá)到±0.1mV/℃的水平。線性調(diào)整率一般為0.05[[%]]～0.1[[%]]/V，有的可達(dá)0.01[[%]]/V；負(fù)載調(diào)整率一般為0.3～0.5[[%]]/mA，有的可達(dá)0.01[[%]]/mA。（7）新型組合式電源IC升壓式DC/DC變換器的效率高但紋波及噪聲電壓較大，低壓差線性穩(wěn)壓器效率低但噪聲最小，這兩者結(jié)合組成的雙輸出電源IC可較好地解決效率及噪聲的問題。例如，數(shù)字電路部分采用升壓式DC/DC變換器電源而對(duì)噪聲敏感的電路采用LDO電源。這種電源IC有MAX710/711，MAX1705/1706等。另一種例子是電荷泵+LDO組成，輸出穩(wěn)壓的電荷泵電源IC，例如MAX868，它可輸出0～-2VIN可調(diào)的穩(wěn)定電壓，并可提供30mA電流；MAX1673穩(wěn)壓型電荷泵電源IC輸出與VIN相同的負(fù)壓，輸出電流可達(dá)125mA。

應(yīng)用

手機(jī)是電源管理IC最為重要的應(yīng)用場(chǎng)合。多媒體和3G手機(jī)對(duì)高畫質(zhì)視頻、多媒體數(shù)據(jù)流、音頻播放、更清晰的顯示及更多娛樂等需求不斷提升,但這些功能卻會(huì)大量消耗電源,其中絕大多數(shù)的電源電壓并不相同,隨著電流需求不斷增加,使得它們需要更多電能,例如從2G語(yǔ)音電話升級(jí)到3G視訊電話后,對(duì)功率需求便增加一倍。在同一手機(jī)中融人更多元化的功能,其功率消耗也會(huì)隨之增加,這是未來電源管理芯片發(fā)展的明確趨勢(shì)。由于手機(jī)大量采用LDO來為手機(jī)各個(gè)部件進(jìn)行供電,LDO雖然具有成本低、封裝小、外圍器件少和噪音小的特點(diǎn),但其轉(zhuǎn)換效率低,且只能用于降壓的場(chǎng)合,加上LDO效率取決于輸出/輸人電壓之比,在輸人電壓為3.6V、輸出電壓為1.5V的情況下,效率只有41.7[%],這樣低的效率在輸出電流較大時(shí),不僅會(huì)浪費(fèi)很多電能,而且會(huì)造成芯片發(fā)熱影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。而3G手機(jī)各個(gè)部件需要多個(gè)電壓等級(jí)的供電,在很多情況下,尤其是壓差大的情況下,LDO已經(jīng)難以滿足供電需求,因此DC/DC的解決方法成為一種取代LDO的解決方案。DC/DC轉(zhuǎn)換的優(yōu)勢(shì)是升、降壓均適用,效率又高,目前已經(jīng)有自動(dòng)PFM/PWM方式和用DC/DC+LDO雙模式的電源管理解決方案,雖然無論哪種方案成本都將高于LDO,但的確能夠解決LDO低效和只能用于降壓的問題,未來3G手機(jī)產(chǎn)量的提高和手機(jī)電源管理功能的提升,將在一定程度上刺激手機(jī)電源管理IC市場(chǎng)的發(fā)展。

發(fā)展

電子技術(shù)的快速發(fā)展表現(xiàn)在小型化、節(jié)能環(huán)保、功能強(qiáng)大、價(jià)格下降等方面,對(duì)電源管理提出新的挑戰(zhàn),具體有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

大電流/低輸出電壓的應(yīng)用

由于數(shù)字芯片的時(shí)鐘越來越快,意味著驅(qū)動(dòng)電流越來越大,以前只需要線形穩(wěn)壓,現(xiàn)在就需要開關(guān)式穩(wěn)壓,以前僅需要一相電源,現(xiàn)在就需要兩相或多相電源。另外CPU由于速度越來越快,散熱已成為其發(fā)展的瓶頸,因此采用多核心技術(shù),英特爾已經(jīng)在規(guī)劃80個(gè)core的CPU,對(duì)電源要求更高。

電源轉(zhuǎn)換效率提升

不同的半導(dǎo)體制程需要不同的供電電壓,形成多而廣得輸人電壓,對(duì)電源管理提出挑戰(zhàn)。而且新的替代能源的使用,以及節(jié)能環(huán)保的要求加強(qiáng)電源管理功能。

整合電路設(shè)計(jì)

目前各種功能高度的整合已經(jīng)成了電子產(chǎn)品的宿命,如現(xiàn)在的手機(jī)就將通信、PDA、GPS、電視等集成在一起,要避免相互間的干擾,需要電源也隨之改變。雖然整合模擬和數(shù)字電路的SoC設(shè)計(jì)概念日益普及,但市面上號(hào)稱的SoC芯片卻因數(shù)字、模擬制程整合不易、成本過高和效能不若預(yù)期,因而形成高整合度和高效能間的兩難,因此部分模擬電路如電源管理IC在短期內(nèi)并不適合作整合,仍將持續(xù)獨(dú)立于SoC芯片之外。

封裝要求

由于產(chǎn)品散熱要求更高,需要將新型、小型的封裝技術(shù)引人到電源產(chǎn)品中。另外對(duì)于功能整合,SiP可能在SoC尚未成型之前,成為一個(gè)重要的解決方。SiP是將不同的芯片或其它組件,通過封裝制程整合在一個(gè)封裝模塊內(nèi),以執(zhí)行相當(dāng)于系統(tǒng)層級(jí)的功能。

良好的服務(wù)

因電源IC通用型都不強(qiáng),作為配套產(chǎn)品與整機(jī)廠協(xié)作,一是要說服人家采用,二是需要提供良好的服務(wù)。

其他對(duì)電源的要求有高性價(jià)比、生產(chǎn)的可靠性等。另外從目前產(chǎn)業(yè)狀況來看,電源管理IC的設(shè)計(jì)人才,要比數(shù)字IC缺乏,而且電源IC需要的知識(shí)面和經(jīng)驗(yàn)度更高。值得一提的是數(shù)字電源芯片產(chǎn)品,近兩年來該產(chǎn)品一直是業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn),但卻叫好不叫座,市場(chǎng)推廣應(yīng)用一直沒有實(shí)現(xiàn)高速發(fā)展,而且從目前來看數(shù)字電源在近一兩年仍然難有大的突破。首先是因?yàn)橄掠螐S商對(duì)數(shù)字電源芯片的認(rèn)可、評(píng)估、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和量產(chǎn)規(guī)模采購(gòu)等都需要一定時(shí)間,其次是數(shù)字電源芯片本身在響應(yīng)速度、成本和面積等方面可能和傳統(tǒng)模擬電源芯片相比存在一定差距,還有就是設(shè)計(jì)人員本身的習(xí)慣,以及使用數(shù)字電源的產(chǎn)品設(shè)計(jì)復(fù)雜程度等問題。此外,由于目前數(shù)字電源供應(yīng)商較少,銷售渠道開拓遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,所有這些因素都可能成為數(shù)字電源大規(guī)模推廣應(yīng)用的障礙。