技术干货|集成电路之模拟芯片中的电源管理 - SuperIC社区_

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数字技术、集成电路技术的不断提高、时代的进步、科技的发展，我们开始追求装置便携化、小型化、多功能化，这些促使电源管理技术不断向前发展。

一、什么是电源管理
电源管理简称PMIC（Power Management Integrated Circuit）是指如何将电源有效分配给系统的不同组件。

我们使用手机、电脑、电动汽车这些设备的时候，只需要把他们插上电源线行了，但其实在这些设备内部，电源管理对于依赖电池电源的移动式设备至关重要。

一个优秀的电源管理系统能够通过降低组件闲置时的能耗将电池寿命延长2~3倍，电源管理技术是集电力变换，现代电子，网络组建，自动控制等多学科于一体的边缘交叉技术.，应用领域广泛涉及工业，交通，信息通讯，教育，文化等。

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二、电源管理的发展历程
随着电子设备的不断发展和智能化程度的提高，电源管理芯片也经历了多年的发展和演进

上世纪 70年代

当时，电子设备开始逐渐普及，但电源管理技术尚未成熟。大多数电子产品仍然使用线性稳压器来提供电源，这种方式效率低下，发热严重，并且无法满足高功率电子设备的要求。

在上世纪80年代

随着射频通信和微处理器技术的快速发展，电源管理芯片开始出现并逐渐得到应用。这些芯片可以实现更高效的功率转换和电源管理功能，提高电子设备的可靠性和性能。

进入 90年代

随着移动互联网的兴起和智能手机的出现，具有复杂的功能和高能耗的特点，要求电源管理芯片能够更好地管理电源供应和消耗，延长电池寿命。因此，电源管理芯片逐渐从传统的电源转换和稳压功能发展为集成了更多高级功能的系统级芯片。

21世纪初

随着物联网和智能家居的兴起，电源管理芯片又迎来了新的发展机遇。物联网和智能家居设备的复杂性也对电源管理芯片的集成度和低功耗提出了更高的要求。因此，电源管理芯片开始向更小尺寸、更高效能和更智能的方向发展。

近年来

随着人工智能、5G通信和新能源技术的快速发展，电源管理芯片面临着更多新的需求和挑战。人工智能芯片对功耗和散热要求极高，电源管理芯片需要提供更高效的电源转换和管理功能。更高的数据传输速率和更大的能耗需求，使电源管理芯片需要提供更稳定可靠的电源供应。因此，电源管理芯片将继续发展，以满足新的技术和市场需求。

三、电源管理的分类
从一定意义上来说，“功率半导体”也称为“电源管理半导体”。也正是因为大量集成电路进入电源领域，大家普遍将电源技术统称为“电源管理”。
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（也称电源管理IC）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。

电源管理集成电路可以分成电压调整器和接口电路两类。电压调整器包含线性低压降稳压器（即LDO），以及正、负极输出系列电路，以及脉宽调制(PWM）型的开关型电路等。随着技术的发展，集成电路芯片内集成的数字电路的物理尺寸日渐缩小，工作电源也随之向低电压发展，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大致可以分成两大类，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。

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

AC/DC调制IC：内含低电压控制电路及高压开关晶体管。
DC/DC调制IC：包括升压/降压调节器，以及电荷泵
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。
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。
线性调制IC：包括正向和负向调节器，以及低压降LDO调制管。
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。
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。
MOSFET或IGBT的驱动 IC：详细信息

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详细讲一下第三种脉冲宽度调制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制。脉冲宽度调制是一种以数字方式控制模拟电路的方式，可以大幅度降低系统的成本和功耗。

其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。

具有高效性、灵活性、稳定性、抗干扰、简单性等特点。PWM技术与传统的采样调制技术相比，具有高效性和低失真的优势。由于脉冲信号的带宽很窄，所以频谱分布较集中，不会出现在其他频段干扰其他信号的情况。此外，PWM技术还可以通过瞬间提供大量功率来满足高功率负载的需要。

PWM技术在众多领域都有着广泛的应用，其中包括电力电子、调光控制、音频处理、通信技术等，由于其四象限变流的特点，可以反馈再生制动的能量，对于目前国家提出的节能减排具有积极意义。

长运通推出的CD5000系列芯片（如下图）是一个功能齐备的电源管理系统解决方案，稳定可靠，性能卓越，尺寸轻小，有很高的性价比优势。在长运通全产业链深度参与下做到了产品供货稳定、工艺成熟。

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长运通PWM控制器——CD5020产品实物图

五、电源管理IC应用领域

有线和无线通信基础设施

由于基于云计算的应用和数据共享的激增，以及由此带来的数据流量的增加，在全球范围内出现了扩建网络和数据基础设施的趋势。高耗电设备需要先进的电源管理。

移动终端领域

随着消费者要求智能手机和平板电脑有更多功能和更长的电池续航时间，移动设备的电源管理要求变得越来越复杂。

工业领域

数字和模拟控制器、电源模块以及开关稳压器。这些产品能够简化电源设计，同时又具有高集成度和高效的特点，广泛应用于智能家居，智能电网、系统、医疗设备及工厂自动化。

汽车领域

汽车电气化、智能化是摆在半导体厂商面前的最重要机遇之一。

高可靠领域等

下游应用领域广阔且相关应用终端发展繁荣，未来强劲的下游需求将是带动整个电源管理芯片产业持续增长的强劲动力，有望给电源管理芯片带来发展新契机，未来国产替代化加速。中国电源管理市场参与企业众多，竞争激烈，单个国内厂商所占市场份额不高，但电源管理芯片行业的旺盛发展将为企业带来很大发展空间，将加速国产替代化。

长运通半导体作为电源管理IC及微系统集成解决方案服务商，向电源管理垂直领域业务进军，致力于国产替代化，坚持从技术、研发积累、到快速拓展，打造 ”一站式“服务理念，助推客户创造更大发展空间，为客户快速发展提供强有力的支持及便捷的产品和服务！

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