原创 贴近市场需求 PMIC迈向行业细分化

　根据市场专业机构的调查统计，全球电源管理集成电路(PMIC)市场从2013年反弹开始，近年一直保持着6~7%的年均增长速度，预计到2016年，这一市场的整体营收规模将达到387亿美元的水平。推动电源管理IC市场稳步成长的动力，主要来自于物联网、车联网、新能源和可穿戴设备等新兴市场的蓬勃发展，正基于此，最近一年来电源管理半导体行业有针对性地开发出了一系列新的应用技术和产品功能。

　　纵观当前电源管理IC行业的发展，其中一个较为明显的特征是，由于不同应用市场对电源管理IC的需求表现各异，使得电源管理芯片正在从原来通用类器件逐渐转化为专用型器件。在这一趋势的影响下，越来越多的电源管理ic供应商更为紧密地围绕不同行业用户的应用需求特点，开发出多种性能差异化的电源管理芯片。

　　“高转换效率、低噪声等性能指标一直是电源管理芯片的终极目标。”飞思卡尔模拟产品高级市场经理闫子波表示，“但不同细分市场对产品的具体要求也大不一样，例如：物联网客户端和可穿戴设备更关注的是电源管理芯片的效率、待机功耗及体积等;而汽车电子中的电源管理除了关注上述因素之外，还需要特别强调功能安全、输入侧的耐压保护、是否有电压实时监控等功能特性，如是否符合ISO26262道路车辆功能安全标准，抛负载时能否通过汽车电子电磁兼容ISO7637标准中各个波形的测试等等。”

　　目前飞思卡尔MC33907系统基础芯片(SBC)配合已经通过了ISO26262的ASIL-D级别认证，它不仅能够为MCU和其它系统负载供电，并通过DC-DC开关稳压器、线性稳压器和超低功耗节能模式来优化能耗;而且还集成了CAN通信接口和多种功能安全措施，可满足多项汽车OEM生产标准。新的一年，飞思卡尔还将计划针对汽车车联网应用，陆续推出新一代的电源管理芯片，配合其i.MX应用处理器，为客户提供一整套的汽车级解决方案。此外，可穿戴设备同样也是飞思卡尔未来开发的一个主力市场，在这一领域，小体积、高效率、高集成度，甚至带有无线充电功能，都是飞思卡尔电源管理IC的研发重点。

　　“功耗可以说是可穿戴设备设计中的一个关键因素。”德州仪器(TI)电池管理产品市场及应用经理文司华表示，可穿戴设备中的电池通常非常小(如100mAh)，设备又要持续几天甚至几周而不用充电，因此必须要具备高功率转换效率;同时，一些时尚的手环式可穿戴产品的电子电路需要保持在极小的尺寸空间内，这使得包括电源管理在内的集成电路趋向高度整合化，且功率器件的占板面积和封装规格都要做到尽可能小。

　　据介绍，TI目前在电池管理技术的开发重点之一就是为可穿戴设备提供更广泛保护和监控功能的电量计IC，其在2014中期发布的bq25100充电器IC就是一个典型代表，它的尺寸仅为1.6×0.9mm，甚至比0603电容的尺寸还小，允许正常充电电流最小为10mA，并且能够将充电截止电流或预充电电流设置为1mA的高精度水平。

　　而在普通消费电子市场上，随着移动终端处理器向着8核64位的方向迅速演进，智能手机和平板电脑所配备的电池容量大幅提升，以增强续航能力，3000mAh电池已成为手机的标配，而越来越多的平板电脑正在采用5000mAh以上的电池。面对如此大容量的电池系统，传统的线性方案只能给出1A左右的充电电流，同时发热厉害，已不能适应这种新的应用发展，为此，大容量电池的快速充电管理需求日益冒升。

　　一套完整的充电路径一般包括：AC-DC适配器(或USB下行充电端口)、USB电缆、智能终端上的充电芯片和电池。“为了实现快速充电，对整个充电路径的各个环节都提出了更高的要求。”希荻微电子有限公司应用总监郝跃国详细分析道：“根据快速充电技术QC2.0等的要求，AC-DC适配器需要能够根据充电芯片的要求，送出5V/9V/12V甚至20V的电压，而目前主流的适配器还仅仅只能给出固定的5V电压。其次，由于传送的电流更大，要求厂家提供导电能力更强、寄生电阻更小的USB电缆，以降低电缆上的压降;同时也对USB端口的设计和在PCBA上的走线宽度等要求更高。”

　　另一方面，对于关键部件充电芯片来讲，需要能够处理高达20V的直流工作电压，加上考虑到电网电压的波动，还要求充电芯片能够耐受足够高的浪涌电压;对充电芯片的另一个重要的技术要求是能够向电池提供高达3A甚至4.5A的充电电流，且芯片本身不能有显著的发热，这些都对充电芯片的设计、成本、封装等提出了严苛的要求。此外，作为整条充电路径的最后一环，锂离子电池本身也应能够承受足够大的充电电流。

　　就目前业界推出的各种开关式充电解决方案和标准，如高通QC2.0、联发科技Pump Express等，其基本开发思路包括：一、提高充电电压，从传统的5V供电到更高的9V、12V甚至20V电压;二、加大充电电流，以向电池传送更高的功率，实现快速充电。配合这些方案标准，目前TI等一批电源管理芯片厂商纷纷向市场推出了各种高电压大电流的开关式充电芯片，以实现高效率的充电管理。

　　谈到现阶段快速充电IC的技术开发重点，郝跃国认为，主要包括最高20V输入电压下的工艺和设计处理;从5V到20V的宽范围输入电压情况下的充电电压和充电电流精度的控制;集成电源路径智能管理的设计，大电流情况下的效率和散热设计;对充电端口类型的智能检测和对各种快充标准的兼容设计;通过向系统提供各种充电参数的在线配置等。

　　据了解，希荻微电子已成功量产了与国际大厂软硬件完全兼容的1.5A快充芯片HL7005，市场反响热烈;并且结合下一代智能手机平台的发展，希荻微电子还将于2015年陆续推出充电电流高达4.5A的快充芯片HL7012和3A充电电流的快充芯片HL7008。HL7012是一颗输入电压高达16V、充电电流高达4.5A、带电源路径管理的快充芯片，采用散热性能良好的QFN封装;HL7008则是一颗专为智能手机和平板电脑定制的充电电流高达3A的快充芯片，内置了电池激活和复位开关。