電源IC

電源IC的寫法

電源IC介紹

電源ic是指開關電源的脈寬控制集成，電源靠它來調整輸出電壓的穩定。

發展

隨著電子技術的發展,尤其是目前便攜式產品流行和節能環保的提倡,電源IC發揮的作用越來越大。幾年前,電源IC還僅僅是集成穩壓器件和DC/DC轉換器,但現在電源IC涵蓋很多內容,包括DC/DC、LDO（低壓差線形穩壓器）、電池充放電管理、PWM控制器、Reset、PFC（功率因數校正）、節能控制、功率MOSEFT等等。

特點

電源IC種類繁多，它們的共同特點有：（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，但由于大多數嵌入式電子產品的工作電流小于300mA，所以30～300mA的電源IC在品種及數量上占較大的比例。（3）封裝尺寸小近年來發展的便攜式產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）完善的保護措施新型電源IC有完善的保護措施，這包括：輸出過流限制、過熱保護、短路保護及電池極性接反保護，使電源工作安全可靠，不易損壞。（5）耗電小及關閉電源功能新型電源IC的靜態電流都較小，一般為幾十μA到幾百μA。個別微功耗的線性穩壓器其靜態電流僅1.1μA。另外，不少電源IC有關閉電源控制端功能（用電平來控制），在關閉電源狀態時IC自身耗電在1μA左右。由于它可使一部分電路不工作，可大大節省電。例如，在無線通信設備上，在發送狀態時可關閉接收電路；在未接收到信號時可關閉顯示電路等。（5）有電源工作狀態信號輸出不少便攜式電子產品中有單片機，在電源因過熱或電池低電壓而使輸出電壓下降一定百分數時，電源IC有一個電源工作狀態信號輸給單片機，使單片機復位。利用這個信號也可以做成電源工作狀態指示（當電池低電壓時，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±0.5～±1[[%]]；并且輸出電壓溫度系數較小，一般為±0.3～±0.5mV/℃，而有一些可達到±0.1mV/℃的水平。線性調整率一般為0.05[[%]]～0.1[[%]]/V，有的可達0.01[[%]]/V；負載調整率一般為0.3～0.5[[%]]/mA，有的可達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，低壓差線性穩壓器效率低但噪聲最小，這兩者結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，數字電路部分采用升壓式DC/DC變換器電源而對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，輸出穩壓的電荷泵電源IC，例如MAX868，它可輸出0～-2VIN可調的穩定電壓，并可提供30mA電流；MAX1673穩壓型電荷泵電源IC輸出與VIN相同的負壓，輸出電流可達125mA。

應用

手機是電源管理IC最為重要的應用場合。多媒體和3G手機對高畫質視頻、多媒體數據流、音頻播放、更清晰的顯示及更多娛樂等需求不斷提升,但這些功能卻會大量消耗電源,其中絕大多數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語音電話升級到3G視訊電話后,對功率需求便增加一倍。在同一手機中融人更多元化的功能,其功率消耗也會隨之增加,這是未來電源管理芯片發展的明確趨勢。由于手機大量采用LDO來為手機各個部件進行供電,LDO雖然具有成本低、封裝小、外圍器件少和噪音小的特點,但其轉換效率低,且只能用于降壓的場合,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,不僅會浪費很多電能,而且會造成芯片發熱影響系統穩定性。而3G手機各個部件需要多個電壓等級的供電,在很多情況下,尤其是壓差大的情況下,LDO已經難以滿足供電需求,因此DC/DC的解決方法成為一種取代LDO的解決方案。DC/DC轉換的優勢是升、降壓均適用,效率又高,目前已經有自動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手機產量的提高和手機電源管理功能的提升,將在一定程度上刺激手機電源管理IC市場的發展。

發展

電子技術的快速發展表現在小型化、節能環保、功能強大、價格下降等方面,對電源管理提出新的挑戰,具體有以下幾個特點：

大電流/低輸出電壓的應用

由于數字芯片的時鐘越來越快,意味著驅動電流越來越大,以前只需要線形穩壓,現在就需要開關式穩壓,以前僅需要一相電源,現在就需要兩相或多相電源。另外CPU由于速度越來越快,散熱已成為其發展的瓶頸,因此采用多核心技術,英特爾已經在規劃80個core的CPU,對電源要求更高。

電源轉換效率提升

不同的半導體制程需要不同的供電電壓,形成多而廣得輸人電壓,對電源管理提出挑戰。而且新的替代能源的使用,以及節能環保的要求加強電源管理功能。

整合電路設計

目前各種功能高度的整合已經成了電子產品的宿命,如現在的手機就將通信、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。雖然整合模擬和數字電路的SoC設計概念日益普及,但市面上號稱的SoC芯片卻因數字、模擬制程整合不易、成本過高和效能不若預期,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在短期內并不適合作整合,仍將持續獨立于SoC芯片之外。

封裝要求

由于產品散熱要求更高,需要將新型、小型的封裝技術引人到電源產品中。另外對于功能整合,SiP可能在SoC尚未成型之前,成為一個重要的解決方。SiP是將不同的芯片或其它組件,通過封裝制程整合在一個封裝模塊內,以執行相當于系統層級的功能。

良好的服務

因電源IC通用型都不強,作為配套產品與整機廠協作,一是要說服人家采用,二是需要提供良好的服務。

其他對電源的要求有高性價比、生產的可靠性等。另外從目前產業狀況來看,電源管理IC的設計人才,要比數字IC缺乏,而且電源IC需要的知識面和經驗度更高。值得一提的是數字電源芯片產品,近兩年來該產品一直是業界關注的焦點,但卻叫好不叫座,市場推廣應用一直沒有實現高速發展,而且從目前來看數字電源在近一兩年仍然難有大的突破。首先是因為下游廠商對數字電源芯片的認可、評估、產品設計和量產規模采購等都需要一定時間,其次是數字電源芯片本身在響應速度、成本和面積等方面可能和傳統模擬電源芯片相比存在一定差距,還有就是設計人員本身的習慣,以及使用數字電源的產品設計復雜程度等問題。此外,由于目前數字電源供應商較少,銷售渠道開拓遠遠不夠,所有這些因素都可能成為數字電源大規模推廣應用的障礙。