電源管理IC芯片（Power Management Integrated Circuits），是在電子設(shè)備系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)起對電能的變換、分配、檢測及其他電能管理的職責(zé)的芯。主要負(fù)責(zé)識(shí)別CPU供電幅值，產(chǎn)生相應(yīng)的短矩波，推動(dòng)后級電路進(jìn)行功率輸出。
電源管理IC芯片的應(yīng)用范圍十分廣泛，發(fā)展電源管理芯片對于提高整機(jī)性能具有重要意義，對電源管理芯片的選擇與系統(tǒng)的需求直接相關(guān)，而數(shù)字電源管理芯片的發(fā)展還需跨越成本難關(guān)。
當(dāng)今世界，人們的生活已是片刻也離不開電子設(shè)備。電源管理芯片在電子設(shè)備系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)起對電能的變換、分配、檢測及其它電能管理的職責(zé)。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(jī)的性能有著直接的影響。
電源管理IC芯片該如何選擇？
電源管理的范疇比較廣，既包括單獨(dú)的電能變換（主要是直流到直流，即DC／DC），單獨(dú)的電能分配和檢測，也包括電能變換和電能管理相結(jié)合的系統(tǒng)。相應(yīng)的，電源管理芯片的分類也包括這些方面，比如線性電源芯片、電壓基準(zhǔn)芯片、開關(guān)電源芯片、LCD驅(qū)動(dòng)芯片、LED驅(qū)動(dòng)芯片、電壓檢測芯片、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)用情況。
如果所設(shè)計(jì)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�。ㄈ缡謾C(jī)等手持電子產(chǎn)品），電路電源不允許使用電感器（如手機(jī)），電源需要具有瞬時(shí)校準(zhǔn)和輸出狀態(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(dāng)?shù)倪x擇。這種電源包括如下的技術(shù)：精密的電壓基準(zhǔn)，高性能、低噪音的運(yùn)放，低壓降調(diào)整管，低靜態(tài)電流。
在小功率供電、運(yùn)放負(fù)電源、LCD／LED驅(qū)動(dòng)等場合，常應(yīng)用基于電容的開關(guān)電源芯片，也就是通常所說的電荷泵（Charge Pump）。基于電荷泵工作原理的芯片產(chǎn)品很多，比如AAT3113。這是一種由低噪聲、恒定頻率的電荷泵DC／DC轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的白光LED驅(qū)動(dòng)芯片。AAT3113采用分?jǐn)?shù)倍（1．5×）轉(zhuǎn)換以提高效率。該器件采用并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)4路LED。輸入電壓范圍為2．7V～5．5V，可為每路輸出提供約20mA的電流。該器件還具備熱管理系統(tǒng)特性，以保護(hù)任何輸出引腳所出現(xiàn)的短路。其嵌入的軟啟動(dòng)電路可防止啟動(dòng)時(shí)的電流過沖。AAT3113利用簡單串行控制接口對芯片進(jìn)行使能、關(guān)斷和32級對數(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)用包括掌上電腦、相機(jī)、備用電池、便攜式儀器、微型電話、電動(dòng)機(jī)速度控制、顯示偏置和顏色調(diào)整器等。主要的技術(shù)包括：BOOST結(jié)構(gòu)電流模式環(huán)路穩(wěn)定性分析，BUCK結(jié)構(gòu)電壓模式環(huán)路穩(wěn)定性分析，BUCK結(jié)構(gòu)電流模式環(huán)路穩(wěn)定性分析，過流、過溫、過壓和軟啟動(dòng)保護(hù)功能，同步整流技術(shù)分析，基準(zhǔn)電壓技術(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片。如NiH電池智能快速充電芯片，鋰離子電池充電、放電管理芯片，鋰離子電池過壓、過流、過溫、短路保護(hù)芯片；在線路供電和備用電池之間進(jìn)行切換管理的芯片，USB電源管理芯片；電荷泵，多路LDO供電，加電時(shí)序控制，多種保護(hù)，電池充放電管理的復(fù)雜電源芯片等。
特別是在消費(fèi)類電子方面。比如便攜式DVD、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等，幾乎用1塊－2塊電源管理芯片就能夠提供復(fù)雜的多路電源，使系統(tǒng)的性能發(fā)揮到最佳。
本文將重點(diǎn)介紹4種主要的電源管理IC。
1、LDO——最基本的電源IC，是一種低壓差線性穩(wěn)壓器，使用在其飽和區(qū)域內(nèi)運(yùn)行的晶體管或場效應(yīng)管（FET），從應(yīng)用的輸入電壓中減去超額的電壓，產(chǎn)生經(jīng)過調(diào)節(jié)的輸出電壓。所謂壓降電壓，是指穩(wěn)壓器將輸出電壓維持在其額定值上下 100mV 之內(nèi)所需的輸入電壓與輸出電壓差額的最小值。正輸出電壓的LDO（低壓降）穩(wěn)壓器通常使用功率晶體管（也稱為傳遞設(shè)備）作為 PNP。這種晶體管允許飽和，所以穩(wěn)壓器可以有一個(gè)非常低的壓降電壓，通常為 200mV 左右；與之相比，使用 NPN 復(fù)合電源晶體管的傳統(tǒng)線性穩(wěn)壓器的壓降為 2V 左右。負(fù)輸出 LDO 使用 NPN 作為它的傳遞設(shè)備，其運(yùn)行模式與正輸出 LDO 的 PNP設(shè)備類似；
2、DC／DC——是指在直流電路中將一個(gè)電壓值的電能變?yōu)榱硪粋�(gè)電壓值的電能的裝置，是一種新研制的小型化電源開關(guān)模塊，它是采用微電子技術(shù)，把小型表面安裝集成電路與微型電子元器件組裝成一體而構(gòu)成。DC－DC電源模塊的使用有利于簡化電源電路設(shè)計(jì)縮短研制周期，實(shí)現(xiàn)最佳指標(biāo)等，可廣泛應(yīng)用于各類數(shù)字儀表和智能儀器中；
3、PWM——脈沖寬度調(diào)制，是一種模擬控制方式，根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來調(diào)制晶體管基極或MOS管柵極的偏置，來實(shí)現(xiàn)晶體管或MOS管導(dǎo)通時(shí)間的改變，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出的改變。這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時(shí)保持恒定，是利用微處理器的數(shù)字信號對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)。脈沖寬度調(diào)制是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中；
4、功率MOSFET——即以金屬層（M）的柵極隔著氧化層（O）利用電場的效應(yīng)來控制半導(dǎo)體（S）的場效應(yīng)晶體管。功率MOS場效應(yīng)晶體管也分為結(jié)型和絕緣柵型，但通常主要指絕緣柵型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET），簡稱功率MOSFET（Power MOSFET）。結(jié)型功率場效應(yīng)晶體管一般稱作靜電感應(yīng)晶體管（Static Induction Transistor——SIT）。其特點(diǎn)是用柵極電壓來控制漏極電流，驅(qū)動(dòng)電路簡單，需要的驅(qū)動(dòng)功率小，開關(guān)速度快，工作頻率高，熱穩(wěn)定性優(yōu)于GTR，但其電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過10kW的電力電子裝置。 |
