电源ic是什么

小嘿QA2020-04-15 19:22:18阅读(...)

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电流的稳定。

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电流的稳定。

电源ic是什么

发展分类

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 MOSFET 等等。

因时效性而变化

在整个模拟 IC 中, 电源管理 IC 又扮演着非常重要的角色。除了省电、低耗电的可携式产品日趋普及, 新兴替代能源, 如太阳能、生物能源等节能环保等, 包括面板驱动 IC、LDO、白光背光源 LED 驱动 IC、充电装置 CMOS Sennor 或是等已成为模拟 IC 业者开始投入的领域, 如何通过更低耗电的设计以减少电力的消耗, 及更轻薄短小和更低价钱已成为厂商努力的方向。电源 IC 可以说是单价不高, 但责任重大。

2007 年全球 IC 产值约在 2200 亿美元, 模拟约占 400 亿美元, 其中电源 IC 占模拟 IC 的 19%。2008 年全球 IC 的增长率约为 8%, 模拟 IC 的增长率约为 13.5%, 高于 IC 平均增长率, 而电源 IC 增长率达到 20%, 又高于模拟 IC 增长率, 可见电源管理 IC 的最佳配角的重要性。

应用发展

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:

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。

选择指南

选择电源 IC 不仅仅要考虑满足电路性能的要求及可靠性,还要考虑它的体积、重量、延长电池寿命及成本等问题。这里给出一些选择基本原则,供参考。

1、优先考虑升压式 DC/DC 变换器

采用升压式 DC/DC 变换器不仅效率高并且可减少电池数(减小整个电源体积及重量)。例如 MAX1674/1675 高效率、低功耗升压式 DC/DC 变换器 IC,其静态电流仅 16μA,在输出 200mA 时效率可达 94%,在关闭电源时耗电仅 0.1μA,并可选择电流限制来降低纹波电压。

2、采用 LDO 的最佳条件

当要求输出电压中纹波、噪声特别小的场合,输入输出电压差不大,输出电流不大于 100mA 时采用微功耗、低压差(LDO)线性稳压器是最合适的。例如,采用 3 节镍镉、镍氢电池或采用 1 节锂离子电池,输出 3.0~3.3V 电压,工作电流小于 100mA 时,电池寿命较长,并且有较高的效率。例如采用超微功耗线性稳压器 BAW03A~06A,其静态电流仅 1.1μA,输出电压有 1.2、1.3、1.4、1.5、1.7、1.8、2、2.1、2.3、2.5、2.7、.28、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、4.0、4.2、4.3、4.5、5.0、5.8、6.0V,可供用户选择,输出电流 30mA~50mA。MAX8867/8868 输出噪声为 30μVrms。而另一种低功耗、低压差 LDO 器件 GMT7250,其静态电流 180μA,输出 100mA 时压差小于 85mV。该器件温度稳定性好,典型值为 31ppm/℃,并且有电源工作状态信号输出及关闭电源控制。该器件有固定电压输出:3.3V、4.85V、5.0V 三种,并且可外接两电阻来设定输出电压,输出电压范围为 1.2~9.75V,输出电流可达 250mA,适合大多数便携式产品应用。

3、需负电源时尽量采用电荷泵

便携式仪器中往往需要负电源,由于所需电流不大,采用电荷泵 IC 组成电压反转电路最为简单,若要求噪声小或要求输出稳压时,可采用带 LDO 线性稳压器的电荷泵 IC。例如,MAX1680/1681,输出电流可达 125mA,采用 1MHz 开关频率,仅需外接两个 1μF 小电容,输出阻抗 3.5Ω,有关闭电源控制(关闭时耗电仅 1μA),并可组成倍压电路。另一种带稳压输出的电荷泵 IC MAX868,它输出可调(0~-2×VIN),外接两个 0.1μF 电容,消耗 35μA 电源电流,可输出 30mA 稳压的电流,有关闭电源控制功能(关闭时耗电仅 0.1μA),小尺寸μMAX 封装。

4、不要追求高精度、功能全的最新器件

电源 IC 的精度一般为±2%~±4%,精度高的可达±0.5%~±1%,要根据电路的要求选择合适的精度,这样可降低生产成本。功能较全的器件价格较高,所以无需关闭电源功能的或产品中无微处理器(μP)或微控制器(μC)的则无需选择带关闭电源功能或输出电源工作状态信号的器件,这样不仅可降低成本,并且尺寸更小。

5、不要“大马拉小车”

电源 IC 最主要的三个参数是,输入电压 VIN、输出电压 Vo 及最大输出电流 Iomax。根据产品的工作电流来选择:较合适的是工作电流最大值为电源 IC 最大输出电流 Iomax 的 70~90%。例如最大输出电流 Iomax 为 1A 的升压式 DC/DC 变换器 IC 可用于工作电流 700~900mA 的场合,而工作于 20~30mA 时,其效率则较低。如果产品有轻负载或重负载时,最好选择 PFM/PWM 自动转换升压式 DC/DC 变换器,这不仅在轻负载时采用 PFM 方式耗电较小,正常负载时为 PWM 方式,而且效率也高。这种电源 IC 有 TC120、MAX1205/1706 等。

6、输出电流大时应采用降压式 DC/DC 变换器

便携式电子产品大部分工作电流在 300mA 以下,并且大部分采用 5#镍镉、镍氢电池,若采用 1~2 节电池,升压到 3.3V 或 5V 并要求输出 500mA 以上电流时,电池寿命不长或两次充电间隔时间太短,使用不便。这时采用降压式 DC/DC 变换器,其效率与升压式差不多,但电池的寿命或充电间隔时间要长得多。

注意事项:

DC/DC 变换器中 L、C、D 的选择

电感 L、输出电容 C 及续流二极管或隔离二极管 D 的选择十分重要。电感 L 要满足在开关电流峰值时不饱和(开关峰值电流要大于输出电流 3~4 倍),并且要选择合适的磁芯以满足开关频率的要求及选择直流电阻小的以减少损耗。电容应选择等效串联电阻小的电解电容(LOW ESR),这可降低输出纹波电压,采用三洋公司的有机半导体铝固体电解电容(一般为几十~几百毫欧)有较好效果。二极管必须采用肖特基二极管,并且要以满足大于峰值电流为要求。

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