電源管理知識

【導讀】雖然電源管理對幾乎所有電子設備都非常重要，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、設計靈活，在電池供電的電子設備（包括智能手機和可穿戴設備）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

電子設備使用哪種電源管理子系統，取決于電源類(lèi)型。這些電源包括交流、直流或超低功耗直流電源，例如太陽(yáng)能。許多設備都由單個(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。

直流電壓穩壓器的類(lèi)型

在一些電池供電應用中，系統組件可能無(wú)法直接使用電池電源，需要使用 DC-DC 轉換器來(lái)監測和穩定調節提供給系統的電壓。這些轉換器又稱(chēng)穩壓器，可穩定調節提供的電壓。根據電壓轉換方法，穩壓器可分為兩種類(lèi)型。

●   線(xiàn)性穩壓器使用線(xiàn)性（電阻）組件來(lái)穩定調節 Vout，將輸入電壓 (Vin) 轉換為不同的輸出電壓 (Vout)。它們通常用于低功率輸出應用。線(xiàn)性穩壓器可實(shí)現低噪聲輸出，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(kāi)關(guān)穩壓器高效、靈活，且體積小，但會(huì )發(fā)出高頻噪聲。開(kāi)關(guān)穩壓器使用場(chǎng)效應晶體管 (FET) 將直流輸入電壓轉換為交流波形，然后使用電容和電感將它轉換為不同的直流輸出電壓。

開(kāi)關(guān)穩壓器

開(kāi)關(guān)穩壓器根據其輸入和輸出電壓之間的關(guān)系進(jìn)行分類(lèi)。

●   降壓開(kāi)關(guān)穩壓器：Vout 低于 Vin。

●   升壓開(kāi)關(guān)穩壓器：Vout 高于 Vin。

●   降壓-升壓開(kāi)關(guān)穩壓器：Vout 可變：可能低于、高于或等于 Vin。

下方圖 2 比較了 4 種常用的穩壓器拓撲：低壓降線(xiàn)性穩壓器 (LDO) 和三種開(kāi)關(guān)穩壓器（降壓、升壓和降壓-升壓）。

現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)施電壓轉換、電壓調節和電池管理（圖 3）?，F今的 PMIC 可以處理電子設備中所需的多項甚至所有電壓調節功能。只需簡(jiǎn)單更改固件或寄存器設置，即可用于不同應用，無(wú)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(kāi)發(fā)新應用。

圖 3：PMIC 是一種小型多功能集成電路，用于實(shí)施電壓轉換、電壓調節和電池管理。

PMIC 可用于多種不同的行業(yè)和產(chǎn)品類(lèi)型。它們可以提供多種功能，包括充電、功率損耗保護以及 DC-DC 電壓轉換和穩壓。PMIC 體積小巧，功耗低，可用于許多小型設備，例如可穿戴設備；可聽(tīng)設備（例如耳塞）、移動(dòng)設備、傳感器；以及物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 設備。它們可以充分改善產(chǎn)品的性能和效率，提高其設計靈活性，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。