電源IC是什么？

電源ic是指開關(guān)電源的脈寬控制集成，電源靠它來調(diào)整輸出電壓電流的穩(wěn)定。

電源IC分類

隨著電子技術(shù)的發(fā)展, 尤其是目前便攜式產(chǎn)品流行和節(jié)能環(huán)保的提倡, 電源IC發(fā)揮的作用越來越大。幾年前, 電源IC還僅僅是集成穩(wěn)壓器件和DC/DC轉(zhuǎn)換器, 但現(xiàn)在電源IC涵蓋很多內(nèi)容,包括DC/DC、LDO（低壓差線形穩(wěn)壓器）、電池充放電管理、PWM控制器、Reset、PFC（功率因數(shù)校正）、節(jié)能控制、功率MOSFET等等。

電源IC現(xiàn)在的發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)不局限于單一功能，而是將各種功能整合在一起，所以電源IC目前更多的被稱為電源管理IC，或電源管理單元（PMU）。

電源IC重要性

目前我們最常提到的是電子產(chǎn)品的數(shù)字化, 比如一臺(tái)電腦主板, 最主要的是CPU, 其次是邏輯存儲(chǔ)器, 這些都是數(shù)字化器件, 但對(duì)自然環(huán)境的檢視,如對(duì)聲音信號(hào)、對(duì)影像信號(hào)的拾取, 就要依靠模擬器件。將信號(hào)輸出給人類感知, 同樣離不開模擬技術(shù),比如將聲音放大輸出, 圖像顯示等。就是目前最先進(jìn)的LCD顯示, 雖然是用數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn), 但為了達(dá)到更佳顯示效果改用LED背光, 對(duì)LED背光的控制實(shí)際又回到模擬方式。另外對(duì)交流電源的轉(zhuǎn)換利用,對(duì)電池的電壓變換和充放電也是模擬技術(shù)應(yīng)用的重要方面。目前IC制造已經(jīng)進(jìn)入65納米時(shí)代, 邏輯IC普遍落后一個(gè)世代, 不同數(shù)字器件有不同的制程, 所以需要不同的供電電壓, 因此更需要電源管理這一模擬技術(shù)。所以說隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展, 模擬技術(shù)分布于數(shù)字技術(shù)周邊, 與數(shù)字技術(shù)密不可分。數(shù)字技術(shù)與模擬技術(shù)比較如下.

在整個(gè)模擬IC中, 電源管理IC又扮演著非常重要的角色。除了省電、低耗電的可攜式產(chǎn)品日趨普及, 新興替代能源, 如太陽能、生物能源等節(jié)能環(huán)保等, 包括面板驅(qū)動(dòng)IC、LDO、白光背光源LED驅(qū)動(dòng)IC、充電裝置CMOS Sensor或是等已成為模擬IC業(yè)者開始投入的領(lǐng)域, 如何通過更低耗電的設(shè)計(jì)以減少電力的消耗, 及更輕薄短小和更低價(jià)錢已成為廠商努力的方向。電源IC可以說是單價(jià)不高, 但責(zé)任重大。

2007年全球IC產(chǎn)值約在2200億美元, 模擬約占400億美元, 其中電源IC占模擬IC的19%。2008年全球IC的增長率約為8%, 模擬IC的增長率約為13.5%, 高于IC平均增長率, 而電源IC增長率達(dá)到20%, 又高于模擬IC增長率, 可見電源管理IC的最佳配角的重要性。

電源IC選擇指南

選擇電源IC不僅僅要考慮滿足電路性能的要求及可靠性，還要考慮它的體積、重量、延長電池壽命及成本等問題。這里給出一些選擇基本原則，供參考。

1、優(yōu)先考慮升壓式DC/DC變換器

采用升壓式DC/DC變換器不僅效率高并且可減少電池?cái)?shù)（減小整個(gè)電源體積及重量）。例如MAX1674/1675高效率、低功耗升壓式DC/DC變換器IC，其靜態(tài)電流僅16μA，在輸出200mA時(shí)效率可達(dá)94%，在關(guān)閉電源時(shí)耗電僅0.1μA，并可選擇電流限制來降低紋波電壓。

2、采用LDO的最佳條件

當(dāng)要求輸出電壓中紋波、噪聲特別小的場(chǎng)合，輸入輸出電壓差不大，輸出電流不大于100mA時(shí)采用微功耗、低壓差（LDO）線性穩(wěn)壓器是最合適的。例如，采用3節(jié)鎳鎘、鎳氫電池或采用1節(jié)鋰離子電池，輸出3.0～3.3V電壓，工作電流小于100mA時(shí)，電池壽命較長，并且有較高的效率。例如采用超微功耗線性穩(wěn)壓器BAW03A～06A，其靜態(tài)電流僅1.1μA，輸出電壓有1.2、1.3、1.4、1.5、1.7、1.8、2、2.1、2.3、2.5、2.7、.28、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、4.0、4.2、4.3、4.5、5.0、5.8、6.0V，可供用戶選擇，輸出電流30mA～50mA。MAX8867/8868輸出噪聲為30μVrms。而另一種低功耗、低壓差LDO器件GMT7250，其靜態(tài)電流180μA，輸出100mA時(shí)壓差小于85mV。該器件溫度穩(wěn)定性好，典型值為31ppm/℃，并且有電源工作狀態(tài)信號(hào)輸出及關(guān)閉電源控制。該器件有固定電壓輸出：3.3V、4.85V、5.0V三種，并且可外接兩電阻來設(shè)定輸出電壓，輸出電壓范圍為1.2～9.75V，輸出電流可達(dá)250mA，適合大多數(shù)便攜式產(chǎn)品應(yīng)用。

3、需負(fù)電源時(shí)盡量采用電荷泵

便攜式儀器中往往需要負(fù)電源，由于所需電流不大，采用電荷泵IC組成電壓反轉(zhuǎn)電路最為簡單，若要求噪聲小或要求輸出穩(wěn)壓時(shí)，可采用帶LDO線性穩(wěn)壓器的電荷泵IC。例如，MAX1680/1681，輸出電流可達(dá)125mA，采用1MHz開關(guān)頻率，僅需外接兩個(gè)1μF小電容，輸出阻抗3.5Ω，有關(guān)閉電源控制（關(guān)閉時(shí)耗電僅1μA），并可組成倍壓電路。另一種帶穩(wěn)壓輸出的電荷泵IC MAX868，它輸出可調(diào)（0～-2×VIN），外接兩個(gè)0.1μF電容，消耗35μA電源電流，可輸出30mA穩(wěn)壓的電流，有關(guān)閉電源控制功能（關(guān)閉時(shí)耗電僅0.1μA），小尺寸μMAX封裝。

4、不要追求高精度、功能全的最新器件

電源IC的精度一般為±2%～±4%，精度高的可達(dá)±0.5%～±1%，要根據(jù)電路的要求選擇合適的精度，這樣可降低生產(chǎn)成本。功能較全的器件價(jià)格較高，所以無需關(guān)閉電源功能的或產(chǎn)品中無微處理器（μP）或微控制器（μC）的則無需選擇帶關(guān)閉電源功能或輸出電源工作狀態(tài)信號(hào)的器件，這樣不僅可降低成本，并且尺寸更小。

5、不要“大馬拉小車”

電源IC最主要的三個(gè)參數(shù)是，輸入電壓VIN、輸出電壓Vo及最大輸出電流Iomax。根據(jù)產(chǎn)品的工作電流來選擇：較合適的是工作電流最大值為電源IC最大輸出電流Iomax的70～90%。例如最大輸出電流Iomax為1A的升壓式DC/DC變換器IC可用于工作電流700～900mA的場(chǎng)合，而工作于20～30mA時(shí)，其效率則較低。如果產(chǎn)品有輕負(fù)載或重負(fù)載時(shí)，最好選擇PFM/PWM自動(dòng)轉(zhuǎn)換升壓式DC/DC變換器，這不僅在輕負(fù)載時(shí)采用PFM方式耗電較小，正常負(fù)載時(shí)為PWM方式，而且效率也高。這種電源IC有TC120、MAX1205/1706等。

6、輸出電流大時(shí)應(yīng)采用降壓式DC/DC變換器

便攜式電子產(chǎn)品大部分工作電流在300mA以下，并且大部分采用5#鎳鎘、鎳氫電池，若采用1～2節(jié)電池，升壓到3.3V或5V并要求輸出500mA以上電流時(shí)，電池壽命不長或兩次充電間隔時(shí)間太短，使用不便。這時(shí)采用降壓式DC/DC變換器，其效率與升壓式差不多，但電池的壽命或充電間隔時(shí)間要長得多。

注意事項(xiàng)：

DC/DC變換器中L、C、D的選擇

電感L、輸出電容C及續(xù)流二極管或隔離二極管D的選擇十分重要。電感L要滿足在開關(guān)電流峰值時(shí)不飽和（開關(guān)峰值電流要大于輸出電流3～4倍），并且要選擇合適的磁芯以滿足開關(guān)頻率的要求及選擇直流電阻小的以減少損耗。電容應(yīng)選擇等效串聯(lián)電阻小的電解電容（LOW ESR），這可降低輸出紋波電壓，采用三洋公司的有機(jī)半導(dǎo)體鋁固體電解電容（一般為幾十～幾百毫歐）有較好效果。二極管必須采用肖特基二極管，并且要以滿足大于峰值電流為要求。