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電源管理技術常用知識

發(fā)布時間:2019/5/6

什么是電源管理技術?

電源管理是指如何將電源有效分配給系統(tǒng)的不同組件。電源管理對于依賴電池電源的移動式設備至關重要。通過降低組件閑置時的能耗,優(yōu)秀的電源管理系統(tǒng)能夠?qū)㈦姵貕勖娱L兩倍或三倍。電源管理技術也稱做電源控制技術,它屬于電力電子技術的范疇,是集電力變換,現(xiàn)代電子,網(wǎng)絡組建,自動控制等多學科于一體的邊緣交叉技術,現(xiàn)今已經(jīng)廣泛應用到工業(yè),能源,交通,信息,航空,國防,教育,文化等諸多領域。

電源管理技術的分類

電源管理半導體本中的主導部分是電源管理IC,大致可歸納為下述8種:
1、AC/DC調(diào)制IC。內(nèi)含低電壓控制電路及高壓開關晶體管。
2、DC/DC調(diào)制IC。包括升壓/降壓調(diào)節(jié)器,以及電荷泵。
3、功率因數(shù)控制PFC預調(diào)制IC。提供具有功率因數(shù)校正功能的電源輸入電路。
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)動外部開關。
5、線性調(diào)制IC(如線性低壓降穩(wěn)壓器LDO等)。包括正向和負向調(diào)節(jié)器,以及低壓降LDO調(diào)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(shù)據(jù)通訊“智能”電池 IC。
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)。
8、MOSFET或IGBT的驅(qū)動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基本上和一些相關的應用相聯(lián)系,所以針對不同應用,還可以列出更多類型的器件。

電源管理技術的特點

電源管理的特點是高效能、低功耗、智能化。
提高效能涉及兩個不同方面的內(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(tài)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(jīng)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(xiàn)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。
越來越多的系統(tǒng)會需要多輸出穩(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)換器和具有動態(tài)可調(diào)輸出電壓的開關穩(wěn)壓器等。

電源管理技術的發(fā)展趨勢

電源管理的“要求”越來越高
在應用驅(qū)動和技術進步的作用下,對電源IC的技術要求也不斷走高。而且隨著應用的不斷創(chuàng)新,電源IC的市場也呈現(xiàn)出需求多樣化,應用細分化,更多高性能電源IC的市場需求也不斷深化以及擴展化,更好地為滿足系統(tǒng)創(chuàng)新,性能提升而服務。

數(shù)字電源激發(fā)活力
數(shù)字電源為電源設計領域注入了新的活力,同時也對電源管理IC廠商提出了更高的要求。電源IC廠商需要和主芯片廠商進行有效地技術溝通,因為只有了解系統(tǒng)芯片的需求,電源IC的目標設計規(guī)格才顯得更有意義,這種為系統(tǒng)性能需求而定制的電源設計最終能為系統(tǒng)的功耗優(yōu)化做出巨大的貢獻。

模塊化趨勢越來越明顯
受SoC化設計趨勢的影響,近年來電源管理IC技術表現(xiàn)出越來越強的模塊化趨勢。一方面,設備正變得越來越復雜,更多功能特性、更快更復雜處理器需要更先進的電源管理解決方案另一方面,模塊化的電源管理IC可有效降低系統(tǒng)設計的復雜性,節(jié)約電路板空間,提高系統(tǒng)的長期可靠性,同時也能有效降低系統(tǒng)成本,帶來的好處是顯而易見的。

電源管理技術的應用領域 —— 熱門五大應用領域

有線和無線通信基礎設施

由于基于云計算的應用和數(shù)據(jù)共享的激增,以及由此帶來的數(shù)據(jù)流量的增加。高耗電設備需要先進的電源管理。

移動終端領域

隨著消費者要求智能手機和平板電腦有更多功能和更長的電池續(xù)航時間,移動設備的電源管理要求變得越來越復雜。

工業(yè)領域

數(shù)字和模擬控制器、電源模塊以及開關穩(wěn)壓器。能夠簡化電源設計,同時又具有高集成度和高效的特點,廣泛應用于工廠自動化。

汽車領域

汽車電氣化是擺在半導體廠商面前的最重要機遇之一。

航空航天領域

航天航空領域上的電源系統(tǒng)是產(chǎn)生、貯存、變換、調(diào)節(jié)和分配電能的系統(tǒng),通??煞譃橹麟娫春投坞娫?。

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