原创 电源管理IC介绍-电源管理iC的8种类型应用原理与趋势

电源管理IC

在日常生活中，人们对电子设备的依赖越来越严重，电子技术的更新换代，也同时意味着人们对电源的技术发展寄予厚望，下面就为大家介绍电源管理技术的主要分类。

电源管理半导体从所包含的器件来说，明确强调电源管理集成电路（电源管理IC，简称电源管理芯片）的位置和作用。电源管理半导体包括两部分，即电源管理集成电路和电源管理分立式半导体器件。

电源管理集成电路包括很多种类别，大致又分成电压调整和接口电路两方面。电压凋整器包含线性低压降稳压器（即LOD），以及正、负输出系列电路，此外不有脉宽调制（PWM）型的开关型电路等。因技术进步，集成电路芯片内数字电路的物理尺寸越来越小，因而工作电源向低电压发展，一系列新型电压调整器应运而生。电源管理用接口电路主要有接口驱动器、马达驱动器、功率场效应晶体管（MOSFET）驱动器以及高电压/大电流的显示驱动器等等。

电源管理分立式半导体器件则包括一些传统的功率半导体器件，可将它分为两大类，一类包含整流器和晶闸管;另一类是三极管型，包含功率双极性晶体管，含有MOS结构的功率场效应晶体管（MOSFET）和绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等。

在某种程度上来说，正是因为电源管理IC的大量发展，功率半导体才改称为电源管理半导体。也正是因为这么多的集成电路（IC）进入电源领域，人们才更多地以电源管理来称呼现阶段的电源技术。

电源管理IC 8种类型简介

1、AC/DC调制IC。内含低电压控制电路及高压开关晶体管。

2、DC/DC调制IC。包括升压/降压调节器，以及电荷泵。

3、功率因数控制PFC预调制IC。提供具有功率因数校正功能的电源输入电路。

4、脉冲调制或脉幅调制PWM/PFM控制IC。为脉冲频率调制和/或脉冲宽度调制控制器，用于驱动外部开关。

5、线性调制IC（如线性低压降稳压器LDO等）。包括正向和负向调节器，以及低压降LDO调制管。

6、电池充电和管理IC。包括电池充电、保护及电量显示IC，以及可进行电池数据通讯“智能”电池IC。

7、热插板控制IC（免除从工作系统中插入或拔除另一接口的影响）。

8、MOSFET或IGBT的开关功能ic。

在这些电源管理IC中，电压调节IC是发展最快、产量最大的一部分。各种电源管理IC基本上和一些相关的应用相联系，所以针对不同应用，还可以列出更多类型的器件。

电源管理的技术趋势是高效能、低功耗、智能化。

提高效能涉及两个不同方面的内容：一方面想要保持能量转换的综合效率，同时还希望减小设备的尺寸;另一方面是保护尺寸不变，大幅度提高效能。

在交流/直流（AC/DC）变换中，低的通态电阻，符合计算机和电信应用中更加高效适配器和电源的需要。在电源电路设计方面，一般待机能耗已经降到1W以下，并可将电源效率提高至90%以上。要进一步降低现有待机能耗，则需要有新的IC制造工艺技术及在低功耗电路设计方面的突破。

电源管理ic发展趋势

随着可穿戴产品、智能产品、中小家电等各种电器产品的发展需求，对电源管理IC提出了更高的要求。针对更高的应用需求，电源管理IC技术将有怎样的发展。

对于电子产品而言，电源是其生命力的重要保障。没有电源，电子产品无法正常运行。而高效地电源管理，则使得电子产品的性能更加突出，这也正是电源管理芯片的价值所在。

随着可穿戴产品、智能产品、中小家电等各种电器产品的发展需求，对电源管理IC提出了更高的要求。针对更高的应用需求，电源管理IC技术将有怎样的发展。对此，《智慧产品圈》记者采访了意法半导体大中华与南亚区工业及功率转换产品部市场应用总监David Lucchetti。David Lucchetti重点围绕三个方面进行了分享：新型接口技术、快速充电、智能化管理。

新型接口技术：USB Type-C实现双向传输

老款USB充电的应用主要集中在手机上，而且由于USB接口上下不一致，几乎无法一次插准。此外，USB协议接口只能是5V、500mA的电流能力，且功率只能单向传输。随着，越来越多的设备有USB接口的需求，新型标准接口技术应运而生，完全克服了传统USB充电的局限性。

David Lucchetti指出，USB Type-C具有以下特点：1.最大数据传输速度达到10Gbit/秒，也是USB 3.1的标准；2.支持从正反两面均可插入的“正反插”功能；3.配备Type-C连接器的标准规格连接线可通过3A电流，同时还支持超出现有USB供电能力的“USB PD”，可以提供最大100W 的电力。

USB Type-C端口有USB3.1这里和3.0两种，USB3.1的传输速度更快。新接口技术的功率传输是双向的，可以拥有两种发送功率方式。用户不仅可以用笔记本为移动设备充电，也可以利用其它设备或移动电源为笔记本充电。即：之前被充电设备也可以作为可充电设备。此外，USB-TypeC具备后向兼容，USB-TypeC可以与旧版的USB标准兼容，但用户需要额外购买适配器才能完成兼容。

“USB Type-C总共有5种协议，之前的协议是5V、2A、10W左右，最主要应用在手持设备。再大一点功率的有5V、2A或者12V、1.5A，可以到18W。如果大功率36W，Pad以及Tablet或其他设备都可以采用这样的USB Type-C协议。针对大功率，已经可以达到60W的功率范围。对于协议5来说，可以达到100W、20V、5A这样的范围。” David Lucchetti表示。

据了解，在电源管理IC上，目前意法半导体采用Combo芯片，集成(PFC+LLC)于一体的STCMB1，另外加DC-DC，还有其USB3.0接口技术。

业界预计，配备USB Type-C技术USB3.0\3.1接口的设备将达到21亿台。2016年之后，将有12%的手机终端会用到像这样的Type-C的接口。

快速充电方案：10分钟充40%的电量

随着用电设备越来越多，手机及其他用电设备拥有更长的待机时间，则显得十分必要。

针对于高通Quick Charge的标准，最初是10分钟充10%的电，后来2.0标准是在10分钟充30%左右的电量，现在基本上高通3.0是10分钟充40%的电量。高通3.0的协议，可以节约充电时间进行快速充电。

对应的是高通Quick Charge3.0协议，David Lucchetti指出，意法半导体推出STQC30快速的充电方案。STQC30元器件外围组件少、功能全、封装小、集成泄放电阻，可设置电流分布，低待机功耗，自适应过压保护，Vcc电压范围扩大(支持小于3V的工作电压)。

智能化管理：技术方案和材料工艺上实现

智能化管理是电源管理IC的另一个新动向，主要通过智能开关的方式来实现。其智能开关实现的途径有两个：一个是技术上有智能技术方案，有智能的核;另一个是从材料、半导体工艺技术上，让产品智能。

目前，从数据通信/电信服务器的小规模市场到消费电子的大规模市场，电源呈现数字化趋势。

对于大功率工业电源而言，其广泛应用在数据中心处理器以及工业大功率电源方面，这就是数字电源Smart Power Supply。在数字电源方面，据David Lucchetti介绍，目前智能电的解决方案表现在两个方面：一是有数字化的核做处理，加上主要控制的元器件，产生集成的方案。二是设计、应用时有交互的设计GUI界面，可以缩短Time to market设计时间、设计周期，使得方案更快速地响应这个市场需求。

对于小功率电源而言，主要针对消费类电子的解决方案。其解决方案是，通过半导体工艺，对于隔离的产品会有磁隔离技术;还有线性Linear的处理器等等，这也是智能的表现之一。

智能电源重点集中在照明上，据悉，当前ST拥有STLUX平台，在LED的应用、HID应用、荧光灯的应用都可以采用，具有PWM的调光功能，0-10V或Triac可控硅的调光都可以实现。STLUX平台的智能表现在，里面有一个STM8的核，这个数字核让设计可以有更好的灵活度和快速的响应度。如果是模拟方案，工程师则需要重新做个拓扑结构或重新做一些设计。而数字方案，由于有Graphic user interface的交互，工程师对硬件不需要做大的改动，只需要做软件的调整就可以获得很好的方式实践，迅速完成新的数字方案设计。

在照明的智能的表现上，更加地满足了人文方面的需求，比如对灯的调光、调光的感受、对灯具的多路控制、多路的调光控制等等。同时，还将智能变得更加便利，例如通过电力载波还可以对路灯做一些控制。因此，这种智能照明不仅仅在民用上，也可以应用在商用和工业类照明上。