【導(dǎo)讀】雖然電源管理對幾乎所有電子設(shè)備都非常重要,但它通常不是關(guān)注的重點(diǎn)。電源管理系統(tǒng)可以提高產(chǎn)品的可靠性和性能,通??梢灾С直姸嗥渌δ?。
電源管理集成電路 (PMIC) 體積小、效率高、設(shè)計(jì)靈活,在電池供電的電子設(shè)備(包括智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備)中尤為重要。
圖 1:電池可按不同方式連接,以提供不同的電流和電壓輸出。
DC 電池配置
電子設(shè)備使用哪種電源管理子系統(tǒng),取決于電源類型。這些電源包括交流、直流或超低功耗直流電源,例如太陽能。許多設(shè)備都由單個(gè)電池或電池組(包含多個(gè)電池)提供直流電源。這些電池可按不同方式連接,以提供不同的電流和電壓輸出。在圖 1 示例中:
● 采用串聯(lián)電池可以提高電池組的峰值電壓和容量。
● 采用并聯(lián)電池不能提高電池組的電壓,但可以提高其整體電流能力和容量。
● 同時(shí)采用串聯(lián)和并聯(lián)電池可以提高電壓、電流和容量。
直流電壓穩(wěn)壓器的類型
在一些電池供電應(yīng)用中,系統(tǒng)組件可能無法直接使用電池電源,需要使用 DC-DC 轉(zhuǎn)換器來監(jiān)測和穩(wěn)定調(diào)節(jié)提供給系統(tǒng)的電壓。這些轉(zhuǎn)換器又稱穩(wěn)壓器,可穩(wěn)定調(diào)節(jié)提供的電壓。根據(jù)電壓轉(zhuǎn)換方法,穩(wěn)壓器可分為兩種類型。
● 線性穩(wěn)壓器使用線性(電阻)組件來穩(wěn)定調(diào)節(jié) Vout,將輸入電壓 (Vin) 轉(zhuǎn)換為不同的輸出電壓 (Vout)。它們通常用于低功率輸出應(yīng)用。線性穩(wěn)壓器可實(shí)現(xiàn)低噪聲輸出,適用于敏感的模擬組件,例如傳感器。但缺點(diǎn)是效率不高。
● 與之相比,開關(guān)穩(wěn)壓器高效、靈活,且體積小,但會發(fā)出高頻噪聲。開關(guān)穩(wěn)壓器使用場效應(yīng)晶體管 (FET) 將直流輸入電壓轉(zhuǎn)換為交流波形,然后使用電容和電感將它轉(zhuǎn)換為不同的直流輸出電壓。
開關(guān)穩(wěn)壓器
開關(guān)穩(wěn)壓器根據(jù)其輸入和輸出電壓之間的關(guān)系進(jìn)行分類。
● 降壓開關(guān)穩(wěn)壓器:Vout 低于 Vin。
● 升壓開關(guān)穩(wěn)壓器:Vout 高于 Vin。
● 降壓-升壓開關(guān)穩(wěn)壓器:Vout 可變:可能低于、高于或等于 Vin。
下方圖 2 比較了 4 種常用的穩(wěn)壓器拓?fù)洌旱蛪航稻€性穩(wěn)壓器 (LDO) 和三種開關(guān)穩(wěn)壓器(降壓、升壓和降壓-升壓)。
現(xiàn)今的電源管理集成電路 (PMIC)
PMIC 是一種小型多功能集成電路,用于實(shí)施電壓轉(zhuǎn)換、電壓調(diào)節(jié)和電池管理(圖 3)?,F(xiàn)今的 PMIC 可以處理電子設(shè)備中所需的多項(xiàng)甚至所有電壓調(diào)節(jié)功能。只需簡單更改固件或寄存器設(shè)置,即可用于不同應(yīng)用,無需實(shí)施高成本的硬件變更。這有助于以更低的成本更快地開發(fā)新應(yīng)用。
圖 3:PMIC 是一種小型多功能集成電路,用于實(shí)施電壓轉(zhuǎn)換、電壓調(diào)節(jié)和電池管理。
PMIC 可用于多種不同的行業(yè)和產(chǎn)品類型。它們可以提供多種功能,包括充電、功率損耗保護(hù)以及 DC-DC 電壓轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓。PMIC 體積小巧,功耗低,可用于許多小型設(shè)備,例如可穿戴設(shè)備;可聽設(shè)備(例如耳塞)、移動設(shè)備、傳感器;以及物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 設(shè)備。它們可以充分改善產(chǎn)品的性能和效率,提高其設(shè)計(jì)靈活性,降低物料成本,從而幫助制造商降低總成本,并加快產(chǎn)品上市速度。
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