電源IC是什么？電源IC基礎知識

電源IC是什么？

電源ic是指開關電源的脈寬控制集成，電源靠它來調整輸出電壓電流的穩定。

電源IC分類

隨著電子技術的發展, 尤其是目前便攜式產品流行和節能環保的提倡, 電源IC發揮的作用越來越大。幾年前, 電源IC還僅僅是集成穩壓器件和DC/DC轉換器, 但現在電源IC涵蓋很多內容,包括DC/DC、LDO（低壓差線形穩壓器）、電池充放電管理、PWM控制器、Reset、PFC（功率因數校正）、節能控制、功率MOSFET等等。

電源IC現在的發展趨勢已經不局限于單一功能，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品的數字化, 比如一臺電腦主板, 最主要的是CPU, 其次是邏輯存儲器, 這些都是數字化器件, 但對自然環境的檢視,如對聲音信號、對影像信號的拾取, 就要依靠模擬器件。將信號輸出給人類感知, 同樣離不開模擬技術,比如將聲音放大輸出, 圖像顯示等。就是目前最先進的LCD顯示, 雖然是用數字技術實現, 但為了達到更佳顯示效果改用LED背光, 對LED背光的控制實際又回到模擬方式。另外對交流電源的轉換利用,對電池的電壓變換和充放電也是模擬技術應用的重要方面。目前IC制造已經進入65納米時代, 邏輯IC普遍落后一個世代, 不同數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。所以說隨著數字技術的發展, 模擬技術分布于數字技術周邊, 與數字技術密不可分。數字技術與模擬技術比較如下.

在整個模擬IC中, 電源管理IC又扮演著非常重要的角色。除了省電、低耗電的可攜式產品日趨普及, 新興替代能源, 如太陽能、生物能源等節能環保等, 包括面板驅動IC、LDO、白光背光源LED驅動IC、充電裝置CMOS Sensor或是等已成為模擬IC業者開始投入的領域, 如何通過更低耗電的設計以減少電力的消耗, 及更輕薄短小和更低價錢已成為廠商努力的方向。電源IC可以說是單價不高, 但責任重大。

2007年全球IC產值約在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數（減小整個電源體積及重量）。例如MAX1674/1675高效率、低功耗升壓式DC/DC變換器IC，其靜態電流僅16μA，在輸出200mA時效率可達94%，在關閉電源時耗電僅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

當要求輸出電壓中紋波、噪聲特別小的場合，輸入輸出電壓差不大，輸出電流不大于100mA時采用微功耗、低壓差（LDO）線性穩壓器是最合適的。例如，采用3節鎳鎘、鎳氫電池或采用1節鋰離子電池，輸出3.0～3.3V電壓，工作電流小于100mA時，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壓器BAW03A～06A，其靜態電流僅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，其靜態電流180μA，輸出100mA時壓差小于85mV。該器件溫度穩定性好，典型值為31ppm/℃，并且有電源工作狀態信號輸出及關閉電源控制。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定輸出電壓，輸出電壓范圍為1.2～9.75V，輸出電流可達250mA，適合大多數便攜式產品應用。

3、需負電源時盡量采用電荷泵

便攜式儀器中往往需要負電源，由于所需電流不大，采用電荷泵IC組成電壓反轉電路最為簡單，若要求噪聲小或要求輸出穩壓時，可采用帶LDO線性穩壓器的電荷泵IC。例如，MAX1680/1681，輸出電流可達125mA，采用1MHz開關頻率，僅需外接兩個1μF小電容，輸出阻抗3.5Ω，有關閉電源控制（關閉時耗電僅1μA），并可組成倍壓電路。另一種帶穩壓輸出的電荷泵IC MAX868，它輸出可調（0～-2×VIN），外接兩個0.1μF電容，消耗35μA電源電流，可輸出30mA穩壓的電流，有關閉電源控制功能（關閉時耗電僅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±0.5%～±1%，要根據電路的要求選擇合適的精度，這樣可降低生產成本。功能較全的器件價格較高，所以無需關閉電源功能的或產品中無微處理器（μP）或微控制器（μC）的則無需選擇帶關閉電源功能或輸出電源工作狀態信號的器件，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最主要的三個參數是，輸入電壓VIN、輸出電壓Vo及最大輸出電流Iomax。根據產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的場合，而工作于20～30mA時，其效率則較低。如果產品有輕負載或重負載時，最好選擇PFM/PWM自動轉換升壓式DC/DC變換器，這不僅在輕負載時采用PFM方式耗電較小，正常負載時為PWM方式，而且效率也高。這種電源IC有TC120、MAX1205/1706等。

6、輸出電流大時應采用降壓式DC/DC變換器

便攜式電子產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節電池，升壓到3.3V或5V并要求輸出500mA以上電流時，電池壽命不長或兩次充電間隔時間太短，使用不便。這時采用降壓式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間要長得多。

注意事項：

DC/DC變換器中L、C、D的選擇

電感L、輸出電容C及續流二極管或隔離二極管D的選擇十分重要。電感L要滿足在開關電流峰值時不飽和（開關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頻率的要求及選擇直流電阻小的以減少損耗。電容應選擇等效串聯電阻小的電解電容（LOW ESR），這可降低輸出紋波電壓，采用三洋公司的有機半導體鋁固體電解電容（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。