電源管理的應(yīng)用：技術(shù)的趨勢(shì)以及IC的分類

電源管理半導(dǎo)體從所包含的器件來(lái)說(shuō)，明確強(qiáng)調(diào)電源管理集成電路(電源管理IC，簡(jiǎn)稱電源管理芯片)的位置和作用。電源管理半導(dǎo)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(dǎo)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(diào)整和接口電路兩方面。電壓凋整器包含線性低壓降穩(wěn)壓器(即 LOD)，以及正、負(fù)輸出系列電路，此外不有脈寬調(diào)制(PWM)型的開(kāi)關(guān)型電路等。因技術(shù)進(jìn)步，集成電路芯片內(nèi)數(shù)字電路的物理尺寸越來(lái)越小，因而工作電源向低電壓發(fā)展，一系列新型電壓調(diào)整器應(yīng)運(yùn)而生。電源管理用接口電路主要有接口驅(qū)動(dòng)器、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)驅(qū)動(dòng)器以及高電壓/大電流的顯示驅(qū)動(dòng)器等等。

電源管理分立式半導(dǎo)體器件則包括一些傳統(tǒng)的功率半導(dǎo)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(jié)構(gòu)的功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)和絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)等。

在某種程度上來(lái)說(shuō)，正是因?yàn)殡娫垂芾?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/IC">IC的大量發(fā)展，功率半導(dǎo)體才改稱為電源管理半導(dǎo)體。也正是因?yàn)檫@么多的集成電路 (IC)進(jìn)入電源領(lǐng)域，人們才更多地以電源管理來(lái)稱呼現(xiàn)階段的電源技術(shù)。

電源管理半導(dǎo)體本中的主導(dǎo)部分是電源管理IC，大致可歸納為下述8種。

2.1、AC/DC調(diào)制IC。內(nèi)含低電壓控制電路及高壓開(kāi)關(guān)晶體管。

2.2、 DC/DC調(diào)制IC。包括升壓/降壓調(diào)節(jié)器，以及電荷泵。

2.3、功率因數(shù)控制PFC預(yù)調(diào)制 IC。提供具有功率因數(shù)校正功能的電源輸入電路。

2.4、脈沖調(diào)制或脈幅調(diào)制PWM/ PFM控制IC。為脈沖頻率調(diào)制和/或脈沖寬度調(diào)制控制器，用于驅(qū)動(dòng)外部開(kāi)關(guān)。

2.5、線性調(diào)制IC(如線性低壓降穩(wěn)壓器LDO等)。包括正向和負(fù)向調(diào)節(jié)器，以及低壓降LDO調(diào)制管。

2.6、電池充電和管理IC。包括電池充電、保護(hù)及電量顯示IC，以及可進(jìn)行電池?cái)?shù)據(jù)通訊“智能”電池 IC。

2.7、 熱插板控制IC(免除從工作系統(tǒng)中插入或拔除另一接口的影響)。

2.8、MOSFET或IGBT的驅(qū)動(dòng) IC。

在這些電源管理IC中，電壓調(diào)節(jié)IC是發(fā)展最快、產(chǎn)量最大的一部分。各種電源管理IC基本上和一些相關(guān)的應(yīng)用相聯(lián)系，所以針對(duì)不同應(yīng)用，還可以列出更多類型的器件。

電源管理的技術(shù)趨勢(shì)是高效能、低功耗、智能化。

提高效能涉及兩個(gè)不同方面的內(nèi)容：一方面想要保持能量轉(zhuǎn)換的綜合效率，同時(shí)還希望減小設(shè)備的尺寸；另一方面是保護(hù)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(tài)電阻，符合計(jì)算機(jī)和電信應(yīng)用中更加高效適配器和電源的需要。在電源電路設(shè)計(jì)方面，一般待機(jī)能耗已經(jīng)降到1W以下，并可將電源效率提高至90%以上。要進(jìn)一步降低現(xiàn)有待機(jī)能耗，則需要有新的IC制造工藝技術(shù)及在低功耗電路設(shè)計(jì)方面的突破。

越來(lái)越多的系統(tǒng)會(huì)需要多輸出穩(wěn)壓器。例如帶多輸出和電源通路控制的鋰離子充電電池，多輸出 DC/DC轉(zhuǎn)換器和具有動(dòng)態(tài)可調(diào)輸出電壓的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器等。

電源管理IC的智能化，包括從電源控制到電量監(jiān)測(cè)與電池管理。

電源管理IC應(yīng)用在便攜式產(chǎn)品(手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、筆記本電腦、MP3播放器、移動(dòng)硬盤等)、數(shù)字消費(fèi)類電子產(chǎn)品(高清晰度電視機(jī)、LCD電視機(jī)和面板、DVD播放機(jī))、計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、工業(yè)設(shè)備和汽車電子。其中消費(fèi)類電子產(chǎn)品是電源管理芯片的最大應(yīng)用領(lǐng)域。

所有這些應(yīng)用和產(chǎn)品都需要相應(yīng)的電源管理技術(shù)才能充分發(fā)揮它們的功能。IC方案需要解決產(chǎn)品差異化，電源管理效率，產(chǎn)品尺寸極小型化以及產(chǎn)品功能多樣化。