電源管理IC

在日常生活中，人們對電子設備的依賴越來越嚴重，電子技術的更新換代，也同時意味著人們對電源的技術發展寄予厚望，下面就為大家介紹電源管理技術的主要分類。

電源管理半導體從所包含的器件來說，明確強調電源管理集成電路（電源管理IC，簡稱電源管理芯片）的位置和作用。電源管理半導體包括兩部分，即電源管理集成電路和電源管理分立式半導體器件。

電源管理集成電路包括很多種類別，大致又分成電壓調整和接口電路兩方面。電壓凋整器包含線性低壓降穩壓器（即LOD），以及正、負輸出系列電路，此外不有脈寬調制（PWM）型的開關型電路等。因技術進步，集成電路芯片內數字電路的物理尺寸越來越小，因而工作電源向低電壓發展，一系列新型電壓調整器應運而生。電源管理用接口電路主要有接口驅動器、馬達驅動器、功率場效應晶體管（MOSFET）驅動器以及高電壓/大電流的顯示驅動器等等。

電源管理分立式半導體器件則包括一些傳統的功率半導體器件，可將它分為兩大類，一類包含整流器和晶閘管;另一類是三極管型，包含功率雙極性晶體管，含有MOS結構的功率場效應晶體管（MOSFET）和絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）等。

在某種程度上來說，正是因為電源管理IC的大量發展，功率半導體才改稱為電源管理半導體。也正是因為這么多的集成電路（IC）進入電源領域，人們才更多地以電源管理來稱呼現階段的電源技術。

電源管理IC 8種類型簡介

1、AC/DC調制IC。內含低電壓控制電路及高壓開關晶體管。

2、DC/DC調制IC。包括升壓/降壓調節器，以及電荷泵。

3、功率因數控制PFC預調制IC。提供具有功率因數校正功能的電源輸入電路。

4、脈沖調制或脈幅調制PWM/PFM控制IC。為脈沖頻率調制和/或脈沖寬度調制控制器，用于驅動外部開關。

5、線性調制IC（如線性低壓降穩壓器LDO等）。包括正向和負向調節器，以及低壓降LDO調制管。

6、電池充電和管理IC。包括電池充電、保護及電量顯示IC，以及可進行電池數據通訊“智能”電池IC。

7、熱插板控制IC（免除從工作系統中插入或拔除另一接口的影響）。

8、MOSFET或IGBT的開關功能ic。

在這些電源管理IC中，電壓調節IC是發展最快、產量最大的一部分。各種電源管理IC基本上和一些相關的應用相聯系，所以針對不同應用，還可以列出更多類型的器件。

電源管理的技術趨勢是高效能、低功耗、智能化。

提高效能涉及兩個不同方面的內容：一方面想要保持能量轉換的綜合效率，同時還希望減小設備的尺寸;另一方面是保護尺寸不變，大幅度提高效能。

在交流/直流（AC/DC）變換中，低的通態電阻，符合計算機和電信應用中更加高效適配器和電源的需要。在電源電路設計方面，一般待機能耗已經降到1W以下，并可將電源效率提高至90%以上。要進一步降低現有待機能耗，則需要有新的IC制造工藝技術及在低功耗電路設計方面的突破。

電源管理ic發展趨勢

隨著可穿戴產品、智能產品、中小家電等各種電器產品的發展需求，對電源管理IC提出了更高的要求。針對更高的應用需求，電源管理IC技術將有怎樣的發展。

對于電子產品而言，電源是其生命力的重要保障。沒有電源，電子產品無法正常運行。而高效地電源管理，則使得電子產品的性能更加突出，這也正是電源管理芯片的價值所在。

隨著可穿戴產品、智能產品、中小家電等各種電器產品的發展需求，對電源管理IC提出了更高的要求。針對更高的應用需求，電源管理IC技術將有怎樣的發展。對此，《智慧產品圈》記者采訪了意法半導體大中華與南亞區工業及功率轉換產品部市場應用總監David Lucchetti。David Lucchetti重點圍繞三個方面進行了分享：新型接口技術、快速充電、智能化管理。

新型接口技術：USB Type-C實現雙向傳輸

老款USB充電的應用主要集中在手機上，而且由于USB接口上下不一致，幾乎無法一次插準。此外，USB協議接口只能是5V、500mA的電流能力，且功率只能單向傳輸。隨著，越來越多的設備有USB接口的需求，新型標準接口技術應運而生，完全克服了傳統USB充電的局限性。

David Lucchetti指出，USB Type-C具有以下特點：1.最大數據傳輸速度達到10Gbit/秒，也是USB 3.1的標準；2.支持從正反兩面均可插入的“正反插”功能；3.配備Type-C連接器的標準規格連接線可通過3A電流，同時還支持超出現有USB供電能力的“USB PD”，可以提供最大100W 的電力。

USB Type-C端口有USB3.1這里和3.0兩種，USB3.1的傳輸速度更快。新接口技術的功率傳輸是雙向的，可以擁有兩種發送功率方式。用戶不僅可以用筆記本為移動設備充電，也可以利用其它設備或移動電源為筆記本充電。即：之前被充電設備也可以作為可充電設備。此外，USB-TypeC具備后向兼容，USB-TypeC可以與舊版的USB標準兼容，但用戶需要額外購買適配器才能完成兼容。

“USB Type-C總共有5種協議，之前的協議是5V、2A、10W左右，最主要應用在手持設備。再大一點功率的有5V、2A或者12V、1.5A，可以到18W。如果大功率36W，Pad以及Tablet或其他設備都可以采用這樣的USB Type-C協議。針對大功率，已經可以達到60W的功率范圍。對于協議5來說，可以達到100W、20V、5A這樣的范圍。” David Lucchetti表示。

據了解，在電源管理IC上，目前意法半導體采用Combo芯片，集成(PFC+LLC)于一體的STCMB1，另外加DC-DC，還有其USB3.0接口技術。

業界預計，配備USB Type-C技術USB3.0\3.1接口的設備將達到21億臺。2016年之后，將有12%的手機終端會用到像這樣的Type-C的接口。

快速充電方案：10分鐘充40%的電量

隨著用電設備越來越多，手機及其他用電設備擁有更長的待機時間，則顯得十分必要。

針對于高通Quick Charge的標準，最初是10分鐘充10%的電，后來2.0標準是在10分鐘充30%左右的電量，現在基本上高通3.0是10分鐘充40%的電量。高通3.0的協議，可以節約充電時間進行快速充電。

對應的是高通Quick Charge3.0協議，David Lucchetti指出，意法半導體推出STQC30快速的充電方案。STQC30元器件外圍組件少、功能全、封裝小、集成泄放電阻，可設置電流分布，低待機功耗，自適應過壓保護，Vcc電壓范圍擴大(支持小于3V的工作電壓)。

智能化管理：技術方案和材料工藝上實現

智能化管理是電源管理IC的另一個新動向，主要通過智能開關的方式來實現。其智能開關實現的途徑有兩個：一個是技術上有智能技術方案，有智能的核;另一個是從材料、半導體工藝技術上，讓產品智能。

目前，從數據通信/電信服務器的小規模市場到消費電子的大規模市場，電源呈現數字化趨勢。

對于大功率工業電源而言，其廣泛應用在數據中心處理器以及工業大功率電源方面，這就是數字電源Smart Power Supply。在數字電源方面，據David Lucchetti介紹，目前智能電的解決方案表現在兩個方面：一是有數字化的核做處理，加上主要控制的元器件，產生集成的方案。二是設計、應用時有交互的設計GUI界面，可以縮短Time to market設計時間、設計周期，使得方案更快速地響應這個市場需求。

對于小功率電源而言，主要針對消費類電子的解決方案。其解決方案是，通過半導體工藝，對于隔離的產品會有磁隔離技術;還有線性Linear的處理器等等，這也是智能的表現之一。

智能電源重點集中在照明上，據悉，當前ST擁有STLUX平臺，在LED的應用、HID應用、熒光燈的應用都可以采用，具有PWM的調光功能，0-10V或Triac可控硅的調光都可以實現。STLUX平臺的智能表現在，里面有一個STM8的核，這個數字核讓設計可以有更好的靈活度和快速的響應度。如果是模擬方案，工程師則需要重新做個拓撲結構或重新做一些設計。而數字方案，由于有Graphic user interface的交互，工程師對硬件不需要做大的改動，只需要做軟件的調整就可以獲得很好的方式實踐，迅速完成新的數字方案設計。

在照明的智能的表現上，更加地滿足了人文方面的需求，比如對燈的調光、調光的感受、對燈具的多路控制、多路的調光控制等等。同時，還將智能變得更加便利，例如通過電力載波還可以對路燈做一些控制。因此，這種智能照明不僅僅在民用上，也可以應用在商用和工業類照明上。

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