国产电源芯片厂商面临4大难题

李倩 发表于 2018-10-12 14:25:53 收藏 已收藏
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国产电源芯片厂商面临4大难题

李倩 发表于 2018-10-12 14:25:53

电源在生活中无处不在,电源就是将其他形式转化成电能的一种特定装置,其中开关电源是最普通常见的一种,开关电源芯的应用使得开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备,是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式,那么在开关电源中开关电源芯片的作用又是什么呢,

开关电源一般由脉冲宽度调制开关电源芯片(PWM)控制IC和MOSFET构成。开关电源芯片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。开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类,DC/DC变换器现已实现模块化,且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和 标准化,并已得到用户的认可,但AC/DC的模块化,因其自身的特性使得在模块化的进程中,遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。

开关电源芯片就是利用电子开关器件如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等,通过控制电路,使电子开关器件不停地“接通”和“关断”,让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制,维持稳定输出电压的一种电源芯片,从而实现DC/AC、DC/DC电压变换,以及输出电压可调和自动稳压。

在日常电源芯片设计中选择开关电源芯片不但要考虑满足电路性能的要求及可靠性,还会考虑它的体积、重量、延长电池寿命及成本等问题,目前开关电源芯片的控制技术主要有脉冲宽度调制(PWM);脉冲频率调制(PFM);脉冲宽度频率调制(PWM-PFM)这三种,下面让跟随骊微电子小编一起来看下他们的原理和优缺点分析。

脉冲宽度调制(PWM):脉宽调制PWM是开关型稳压电源中的术语。这是按稳压的控制方式分类的,除了PWM型,还有PFM型和PWM、PFM混合型。脉宽宽度调制式(PWM)开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下,通过电压反馈调整其占空比,从而达到稳定输出电压的目的。

脉冲频率调制(PFM):一种脉冲调制技术,调制信号的频率随输入信号幅值而变化,其占空比不变。由于调制信号通常为频率变化的方波信号,因此,PFM也叫做方波FM。

PWM是频率的宽和窄的变化,PFM是频率的有和无的变化, PWM是利用波脉冲宽度控制输出,PFM是利用脉冲的有无控制输出,其中PWM是目前应用在开关电源中最为广泛的一种控制方式,它的特点是噪音低、满负载时效率高且能工作在连续导电模式,现在市场上有多款性能好、价格低的PWM集成芯片;PFM具有静态功耗小的优点,但它没有限流的功能也不能工作于连续导电方式。

与PWM相比,PFM的输出电流小,但是因PFM控制的DC/DC变换器在达到设定电压以上时就会停止动作,所以消耗的电流就会变得很小。因此,消耗电流的减少可改进低负荷时的效率。PWM在低负荷时虽然效率较逊色,但是因其纹波电压小,且开关频率固定,所以噪声滤波器设计比较容易,消除噪声也较简单。

若需同时具备PFM与PWM的优点的话,可选择PWM/PFM切换控制式DC/DC变换器。此功能是在重负荷时由PWM控制,低负荷时自动切换到PFM控制,即在一款产品中同时具备PWM的优点与PFM的优点。在备有待机模式的系统中,采用PFM/PWM切换控制的产品能得到较高效率。

就DC-DC变换器而言目前业界PFM只有Single Phase,且以Ripple Mode的模式来实现,由于每个工程师接触的领域不一样,可能有的领域是用PFM比较多,有的是用PWM比较多,但从整个电源行业来说,目前还是PWM用的多。

PFM相比较PWM主要优点在于效率

1、对于外围电路一样的PFM和PWM而言,其峰值效率PFM与PWM相当,但在峰值效率以前,PFM的效率远远高于PWM的效率,这是PFM的主要优势.

2、PWM由于误差放大器的影响,回路增益及响应速度受到限制,PFM具有较快的响应速度PFM相比较PWM主要缺点在于滤波困难滤波困难(谐波频谱太宽。

3、峰值效率以前,PFM的频率低于PWM的频率,会造成输出纹波比PWM偏大。

4、PFM控制相比PWM控制 IC 价格要贵。

PFM之所以应用没有PWM多最主要的一个原因就是另外一个原因就是PWM的巨大优点了:控制方法实现起来容易,PFM控制方法实现起来不太容易。

随着电力电子技术的发展和创新,目前开关电源主要以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用到几乎所有的电子设备,骊微电子代理的开关电源芯片主要应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器,电子冰箱,液晶显示器,LED灯具,通讯设备,视听产品,安防监控,LED灯带,电脑机箱,数码产品和仪器类等领域。

半导体是电子产品的核心,信息产业的基石,半导体行业因具有下游应用广泛、生产技术工序多、产品种类多、技术更新换代快、投资高风险大等特点,产业链从集成化到垂直化分工越来越明确

目前,国内的集成电路产业设计、制造、封装三业并举,制造可以去代工,封装测试与国外的差距也不是很大,差距最大的地方在于设计,现在国内芯片设计主要还是依赖国外。

国内芯片产业现状:高端通用芯片自给率近乎为零,从整体来看,目前国产和进口芯片的构成结构大概是这样:芯片国产化的占比非常低,低于20%,大部分都需要到国外采购,全球大概有40多家通用、关键元器件领先芯片企业。

国产电源芯片厂商面临4大难题:

1、对长期研发投入的积累和高忍耐度。体现在微架构设计、底层操作系统的设计能力缺失、通用CPU无自己的微架构,或快速引进和抢夺顶尖芯片设计人才。

2、实现重资金投入和高产出的正向循环。

3、短期内性能和稳定性上超越国外对手。

4、硬件开发者生态的培育。Intel和MS在国内高校多年发展课程体系、认证体系、生态培育体系,国内企业鲜有如此跨级战略操作。

在模拟电源管理芯片层面,国产厂商和世界一流厂商的差距并不明显,一方面是基于传统模拟技术的电源管理产品在设计上已没有太大难度,另一方面国内企业在芯片封装和代工水平也已经达到了一流电源管理芯片采用的水准,但也正是由于技术门槛不高,国产模拟电源管理芯片过早的产能过剩,价格战提前开打,大厂心力交瘁,小厂为了生存无所不用其极,研发新技术动力明显不足。

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,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,常用电源管理芯片有AC/DC电源管理芯片。

AC-DC开关电源管理芯片,采用原边反馈和副边反馈拓扑结构,应用于适配器、手机充电器等电源供电。其典型规格包含5V/1A、5V/2A,12V/1A、12V/1.5A、12V2A、19V3.4A等,满足六级能效要求。

茂捷半导体是一家专业从事纯模拟电路和数模混合集成电路设计的IC设计国产电源ic芯片公司。公司资深研发团队将业界先进的设计技术与亚太地区的本土优势产业链相结合,服务全球市场,为客户提供高效率、低功耗、低风险、低成本、绿色化的产品方案和服务。助力于充电器、适配器、照明、锂电充电、传感器、小功率电器,等产业的发展。

茂捷半导体主营:国产AC/DC系列电源芯片、LED芯片、锂电充电IC芯片、传感器应用ic芯片、音频功放IC等IC芯片,其产品具备性能优良、性价比高、兼容性好等优势,可优势兼容例如昂宝、晶丰明源、士兰微、启达、矽力杰、硅动力、赛威、微盟等品牌驱动IC芯片,且脚位PIN对PIN,大多数品牌驱动IC兼容替换之后PCB板不需做任何的改动,并且测试参数比较其他品牌均有优势,已有多数厂商批量生产。

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