电源管理芯片常见分类及其基础介绍

电源管理芯片

电源管理芯片（Power Management Integrated Circuits），是在电子设备系统中担负起对电能的变换、分配、检测及其他电能管理的职责的芯片。

主要负责识别 CPU 供电幅值，产生相应的短矩波，推动后级电路进行功率输出。常用电源管理芯片有 HIP6301、IS6537、RT9237、ADP3168、KA7500、TL494 等。

基本类型

主要电源管理芯片有的是双列直插芯片，而有的是表面贴装式封装，其中 HIP630x 系列芯片是比较经典的电源管理芯片，由著名芯片设计公司 Intersil 设计。

它支持两 / 三 / 四相供电，支持 VRM9.0 规范，电压输出范围是 1.1V-1.85V，能为 0.025V 的间隔调整输出，开关频率高达 80KHz，具有电源大、纹波小、内阻小等特点，能精密调整 CPU 供电电压。

常见电源管理 IC 芯片

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。

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 LDO），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。

电源管理半导体本中的主导部分是电源管理 IC，大致可归纳为下述 8 种。
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。

选择因素

电源管理的范畴比较广，既包括单独的电能变换（主要是直流到直流，即 DC/DC），单独的电能分配和检测，也包括电能变换和电能管理相结合的系统。

相应的，电源管理芯片的分类也包括这些方面，比如线性电源芯片、电压基准芯片、开关电源芯片、LCD 驱动芯片、LED 驱动芯片、电压检测芯片、电池充电管理芯片等。

下面简要介绍一下电源管理芯片的主要类型和应用情况。

如果所设计的电路要求电源有高的噪音和纹波抑制，要求占用 PCB 板面积小（如手机等手持电子产品），电路电源不允许使用电感器（如手机），电源需要具有瞬时校准和输出状态自检功能，要求稳压器压降及自身功耗低，线路成本低且方案简单，那么线性电源是最恰当的选择。

这种电源包括如下的技术：精密的电压基准，高性能、低噪音的运放，低压降调整管，低静态电流。

在小功率供电、运放负电源、LCD/LED 驱动等场合，常应用基于电容的开关电源芯片，也就是通常所说的电荷泵（Charge Pump）。

基于电荷泵工作原理的芯片产品很多，比如 AAT3113，这是一种由低噪声、恒定频率的电荷泵 DC/DC 转换器构成的白光 LED 驱动芯片。

AAT3113 采用分数倍（1.5×）转换以提高效率，该器件采用并联方式驱动 4 路 LED，输入电压范围为 2.7V～5.5V，可为每路输出提供约 20mA 的电流。

该器件还具备热管理系统特性，以保护任何输出引脚所出现的短路。其嵌入的软启动电路可防止启动时的电流过冲，AAT3113 利用简单串行控制接口对芯片进行使能、关断和 32 级对数刻度亮度控制。

而基于电感的 DC/DC 芯片的应用范围最广泛，应用包括掌上电脑、相机、备用电池、便携式仪器、微型电话、电动机速度控制、显示偏置和颜色调整器等。

主要的技术包括：BOOST 结构电流模式环路稳定性分析，BUCK 结构电压模式环路稳定性分析，BUCK 结构电流模式环路稳定性分析，过流、过温、过压和软启动保护功能，同步整流技术分析，基准电压技术分析。

除了基本的电源变换芯片，电源管理芯片还包括以合理利用电源为目的的电源控制类芯片。如 NiH 电池智能快速充电芯片，锂离子电池充电、放电管理芯片，锂离子电池过压、过流、过温、短路保护芯片。

在线路供电和备用电池之间进行切换管理的芯片，USB 电源管理芯片；电荷泵，多路 LDO 供电，加电时序控制，多种保护，电池充放电管理的复杂电源芯片等。

特别是在消费类电子方面。比如便携式 DVD、手机、数码相机等，几乎用 1 块 -2 块电源管理芯片就能够提供复杂的多路电源，使系统的性能发挥到最佳。

应用范围
电源管理芯片的应用范围十分广泛，发展电源管理芯片对于提高整机性能具有重要意义，对电源管理芯片的选择与系统的需求直接相关，而数字电源管理芯片的发展还需跨越成本难关。

当今世界，人们的生活已是片刻也离不开电子设备。

电源管理芯片在电子设备系统中担负起对电能的变换、分配、检测及其它电能管理的职责。电源管理芯片对电子系统而言是不可或缺的，其性能的优劣对整机的性能有着直接的影响。

提高性能

所有电子设备都有电源，但是不同的系统对电源的要求不同。为了发挥电子系统的最佳性能，需要选择最适合的电源管理方式。

首先，电子设备的核心是半导体芯片。

而为了提高电路的密度，芯片的特征尺寸始终朝着减小的趋势发展，电场强度随距离的减小而线性增加，如果电源电压还是原来的 5V，产生的电场强度足以把芯片击穿。

所以，这样，电子系统对电源电压的要求就发生了变化，也就是需要不同的降压型电源。为了在降压的同时保持高效率，一般会采用降压型开关电源。

同时，许多电子系统还需要高于供电电压的电源，比如在电池供电设备中，驱动液晶显示的背光电源，普通的白光 LED 驱动等，都需要对系统电源进行升压，这就需要用到升压型开关电源。

此外，现代电子系统正在向高速、高增益、高可靠性方向发展，电源上的微小干扰都对电子设备的性能有影响，这就需要在噪声、纹波等方面有优势的电源，需要对系统电源进行稳压、滤波等处理，这就需要用到线性电源。

上述不同的电源管理方式，可以通过相应的电源芯片，结合极少的外围元件，就能够实现。可见，发展电源管理芯片是提高整机性能的必不可少的手段。

审核编辑 黄昊宇