電池管理芯片,也叫電源管理ic,是在電子設(shè)備系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)起對(duì)電能的變換、分配、檢測(cè)及其他電能管理的職責(zé)的芯片。主要負(fù)責(zé)識(shí)別CPU供電幅值,產(chǎn)生相應(yīng)的短矩波,推動(dòng)后級(jí)電路進(jìn)行功率輸出。
電源管理范圍較大,既包括單獨(dú)的電能分配和檢測(cè)、電能變換,也包括電能變換和電能管理相結(jié)合的系統(tǒng)。相應(yīng)的,電源管理ic的分類也包括這些方面,有LED驅(qū)動(dòng)芯片、開關(guān)電源芯片、電池充電管理芯片、線性電源芯片、電壓基準(zhǔn)芯片、LCD驅(qū)動(dòng)芯片、電壓檢測(cè)芯片等。
1、電池充電和管理IC芯片。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、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。
3、MOSFET或IGBT的開關(guān)功能ic。
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)外部開關(guān)。
5、DC/DC調(diào)制IC。包括升壓/降壓調(diào)節(jié)器,以及電荷泵。
6、線性調(diào)制IC芯片(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。
7、AC/DC調(diào)制IC。內(nèi)含低電壓控制電路及高壓開關(guān)晶體管。
8、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)。
在這些電源管理IC中,電壓調(diào)節(jié)芯片是發(fā)展最快、產(chǎn)量最大的一部分。各種電池管理芯片基本上和一些相關(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。
1、德州儀器:是全球產(chǎn)品線最多、最齊全的IC廠商,電源管理芯片產(chǎn)品是該公司的重點(diǎn)。
2、ADI:在轉(zhuǎn)換、調(diào)理、處理現(xiàn)實(shí)世界物理現(xiàn)象方面,ADI公司的模擬信號(hào)、混合信號(hào)和數(shù)字信號(hào)處理(DSP)集成電路(IC)發(fā)揮著十分重要的作用。
3、Renesas+Intersil(瑞薩電子2016年收購(gòu)了Intersil):Intersil專注于電源管理,放大器和緩沖器,音頻和視頻,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器,等領(lǐng)域。
4、Infineon:Infineon是歐洲最大的半導(dǎo)體公司,其功率半導(dǎo)體在全球排名第一,通過一系列的并購(gòu)舉措,進(jìn)一步加強(qiáng)了其在功率半導(dǎo)體市場(chǎng)的地位。
5、On Semiconductor:全面的高能效電源和信號(hào)管理、邏輯、分立及定制方案,幫助工程師解決計(jì)算機(jī)、通信、消費(fèi)電子、電源應(yīng)用的獨(dú)特設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。
6、Qualcomm:高通方面,除了電源管理產(chǎn)品外,收購(gòu)Freescale后,提升了其在功率半導(dǎo)體和MCU市場(chǎng)的地位。
7、STM(意法半導(dǎo)體):歐洲3大半導(dǎo)體廠商之一,主要出品MCU、模擬芯片和電源轉(zhuǎn)換芯片,機(jī)頂盒芯片,分立器件、手機(jī)相機(jī)模塊和車用集成電路等。
8、Microchip:過去兩年里,微芯科技先后收購(gòu)了Micrel和Atmel,主要出品MCU和功率、模擬芯片和元器件。
9、Maxim Integrated:專攻模擬半導(dǎo)體產(chǎn)品,特別是在功率半導(dǎo)體方面,具有鮮明特色。
10、Alpha:主營(yíng)功率半導(dǎo)體,包括IGBT、MOSFET、集成功率模塊、其它功率IC,以及模擬開關(guān)、TVS瞬態(tài)電壓抑制二極管等。
11、Power Integrations:是一家提供用于高壓電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的電子元器件供應(yīng)商,它的EcoSmart節(jié)能技術(shù)減少了數(shù)以百萬(wàn)噸的碳排放。
12、MPS,芯源系統(tǒng):設(shè)計(jì)并制造高性能的模擬集成電路和混合信號(hào)集成電路產(chǎn)品,尤以大功率電源管理芯片見長(zhǎng)。
由于人們?cè)陂_關(guān)電源芯片技術(shù)領(lǐng)域是邊開發(fā)相關(guān)電力電子器件,邊開發(fā)開關(guān)變頻技術(shù),兩者相互促進(jìn)推動(dòng)著開關(guān)電源每年以超過兩位數(shù)字的增長(zhǎng)率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。
AC/DC
AC/DC電源芯片變換是將交流變換為直流,其功率流向可以是雙向的,功率流由電源流向負(fù)載的稱為“整流”,功率流由負(fù)載返回電源的稱為“有源逆變”。AC/DC變換器輸入為50/60Hz的交流電,因必須經(jīng)整流、濾波,因此體積相對(duì)較大的濾波電容器是必不可少的,同時(shí)因遇到安全標(biāo)準(zhǔn)(如UL、CCEE等)及EMC指令的限制(如FCC、IEC、CSA),交流輸入側(cè)必須加EMC濾波及使用符合安全標(biāo)準(zhǔn)的元件,這樣就限制AC/DC電源體積的小型化。
DC/DC
DC/DC電源芯片是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓,也稱為直流斬波。斬波器的工作方式有兩種,一是脈寬調(diào)制方式Ts不變,改變ton(通用),二是頻率調(diào)制方式,ton不變,改變Ts(易產(chǎn)生干擾)。
led驅(qū)動(dòng)芯片主要是利用開關(guān)電源芯片,恒流輸出直流電流,用來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管( LED) 。也就是讓輸入的電壓經(jīng)過它后輸出一個(gè)適合LED工作的電壓及電流,拿DC轉(zhuǎn)DC來(lái)說就有DC TO DC升壓和DC TO DC降壓兩種。LED是特性敏感的半導(dǎo)體器件,又具有負(fù)溫度特性,因而在應(yīng)用過程中LED驅(qū)動(dòng)芯片對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定工作狀態(tài)和保護(hù)的作用。
LED電源有很多種類,各類電源的質(zhì)量、價(jià)格差異非常大,這也是影響產(chǎn)品質(zhì)量及價(jià)格的重要因素之一。LED驅(qū)動(dòng)電源通常可以分為三大類,一是線性IC電源,二是開關(guān)恒流源,三是阻容降壓電源。
采用一個(gè)IC或多個(gè)IC來(lái)分配電壓,電子元器件種類少,功率因數(shù)、電源效率非常高,不需要電解電容,壽命長(zhǎng),成本低。缺點(diǎn)是輸出高壓非隔離,有頻閃,要求外殼做好防觸電隔離保護(hù)。IC驅(qū)電源具有高可靠性,高效率低成本優(yōu)勢(shì),是未來(lái)理想的LED驅(qū)動(dòng)電源。
采用變壓器將高壓變?yōu)榈蛪?,并進(jìn)行整流濾波,以便輸出穩(wěn)定的低壓直流電。開關(guān)恒流源又分隔離式電源和非隔離式電源,隔離是指輸出高低電壓隔離,安全性非常高,所以對(duì)外殼絕緣性要求不高。開關(guān)電源技術(shù)成熟,性能穩(wěn)定,是目前LED照明的主流電源。
采用一個(gè)電容通過其充放電來(lái)提供驅(qū)動(dòng)電流,電路簡(jiǎn)單,成本低,但性能差,穩(wěn)定性差,在電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)及容易燒壞LED,同時(shí)輸出高壓非隔離,要求絕緣防護(hù)外殼。功率因數(shù)低,壽命短,一般只適于經(jīng)濟(jì)型小功率產(chǎn)品(5W以內(nèi))。