【芯片现货供应商永芯易科技】电源芯片基础知识大全

如今，电器、电子产品等已成为人们生活的必需品，而随着便携式产品的兴起与节能环保理念的提倡，电源芯片在电子产业的作用日益重要，成为电子工程师及电子爱好者最常用的器件之一。

一．电源芯片是什么？

电源芯片是指开关电源的脉宽控制集成，电源靠它来调整输出电压电流的稳定。日常生活中的各种电子设备大多都需要用到电源芯片，如电视机是、电冰箱等。

数年前，电源芯片只是集成了稳压器件和DC/DC转换器，如今已发展为整合了多种功能的管理系统，包括DC/DC、LDO（低压差线形稳压器）、电池充放电管理、PWM控制器、Reset、PFC（功率因数校正）、节能控制、功率MOSEFT等等，这种多功能电源芯片在电子设备系统中担负起对电能的变换、分配、检测及其他电能管理的职责，识别CPU供电幅值，产生相应的短矩波，推动后级电路进行功率输出。因此目前电源芯片更多地被称为电源管理芯片或电源管理单元（PMU）。

当然，那些功能单一的、无法对电压电流进行检测、管理的电源芯片，仍不能被称为电源管理芯片。

随着电源芯片的功能整合得越来越多，其在电子设备系统中的作用也越来越重要，电源芯片的性能品质等对电子设备整体有着直接影响。

二．电源芯片的分类

电源芯片可分为以下八类：

1.线性调制芯片（如线性低压降稳压器LDO等），包括正向和负向调节器，以及低压降LDO调制管。LDO是最基本的电源芯片，工作原理主要是稳压，有着低输入/输出电压，低消耗功率的特点，设计简单。

2.AC/DC调制IC，内含低电压控制电路及高压开关晶体管。

3. DC/DC调制芯片，包括升压/降压调节器，以及电荷泵。DC/DC是最常用电源芯片之一，工作原理主要是电压变换，设计简单。

4.功率因数控制PFC预调制芯片，提供具有功率因数校正功能的电源输入电路。

5. 脉冲调制或脉幅调制PWM/ PFM控制芯片，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。如PWM工作原理是脉宽调制，主要用于手持和高级处理器产品，提供电压变换所需大电流，设计较复杂。

6. 电池充电和管理芯片，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。

电池管理以模拟技术为主，与数字技术结合，多用于新型电池充放电，电量检测，保护等，整合了多种功能，设计难度适中。

7. 热插板控制芯片，免除从工作系统中插入或拔除另一接口的影响。

8. MOSFET或IGBT的开关功能芯片。功率MOSFET工作原理是功率场效应管，用于大功率输出，输出大电流、低导通内阻，设计简单但制程复杂。

在以上电源芯片类别中，电压调节芯片是目前发展最快、产量最大的芯片之一，各种电源芯片基本上和一些相关应用相联系，针对不同应用，还可以列出更多类型的电源芯片。

三. 电源芯片的应用

电源芯片广泛应用于电子设备中。

1.3C领域

包括计算机、消费电子和网络通信产品的3C领域是电源芯片最主要的应用领域，手机、PC、平板和各类数码产品产量巨大，所消耗的电源芯片也较多。

2.家电领域

家电如电视机、电冰箱、空调等家电对电源芯片的需求也非常大。

3.工控领域

工业控制领域对于电压电流的控制有着严格要求，自然也少不了电源芯片的应用。

4.医疗领域

近年来，医疗领域对电源芯片的需求日益加大。

5.汽车电子领域

随着车联网的发展，汽车电子系统中的应用电路越来越多，对电源芯片的需求以及要求也越来越大，未来或将成为电源芯片的又一巨大应用领域。

除了以上5大领域外，事实上各类需要用电的产品领域均可见到电源芯片的身影。

四.电源芯片的选型

选择正确的电源芯片看上去并无难事，但随着电源芯片技术的发展以及电子产品种类的增多，电源芯片的选型工作变得尤为重要，而且更加讲究技术含量。

在选择电源芯片时，我们必须考虑成本、解决方案的外形尺寸、重量、电源、占空比及所需的输出功率、延长寿命等诸多因素，还需要结合满足电路性能的要求及可靠性。

电源芯片的选型有以下参考标准：

1.优先考虑升压式DC/DC变换器

采用升压式DC/DC变换器不仅效率高并且可减少电池数（减小整个电源体积及重量）。

事实上，基于电感的DC/DC芯片是应用范围最广的电源芯片，拥有升、降压均适用、效率高等优势，广泛应用于掌上电脑、相机、备用电池、微型电话、电机速度控制、显示偏置和颜色调整器等。

2.输出电流大时应采用降压式DC/DC变换器

便携式电子产品大部分工作电流在300mA以下，并且大部分采用5#镍镉、镍氢电池，若采用1～2节电池，升压到3.3V或5V并要求输出500mA以上电流时，电池寿命不长或两次充电间隔时间太短，使用不便。这时采用降压式DC/DC变换器，其效率与升压式差不多，但电池的寿命或充电间隔时间要长得多。

3.采用LDO的最佳条件

当要求输出电压中纹波、噪声特别小的场合，输入输出电压差不大，输出电流不大于100mA时采用微功耗、低压差（LDO）线性稳压器是最合适的。

LDO具有成本低、封装小、外围器件少和噪音小的特点，如果所设计的电路要求电源有高的噪音和纹波抑制，要求占用PCB板面积小（如手机等手持电子产品），电路电源不允许使用电感器（如手机），电源需要具有瞬时校准和输出状态自检功能，要求稳压器压降及自身功耗低,线路成本低且方案简单，那么当选线性电源。

此前，手机大量采用LDO来为手机各个部件进行供电，但其转换效率低, 且只能用于降压的场合，而且效率低，所以随着手机的飞速发展，LDO已经难以满足供电需求, DC/DC的解决方法成为一种取代LDO的解决方案，也有自动PFM/PWM方式和用DC/DC+LDO双模式的电源管理解决方案。

4.需负电源时尽量采用电荷泵

在小功率供电、运放负电源、LCD/LED驱动等场合，常应用基于电容的开关电源芯片，也就是通常所说的电荷泵(Charge Pump)。

便携式仪器中往往需要负电源，由于所需电流不大，采用电荷泵组成电压反转电路最为简单，若要求噪声小或要求输出稳压时，可采用带LDO线性稳压器的电荷泵。

5.不要追求高精度、功能全的最新器件

电源芯片的精度一般为±2%～±4%，精度高的可达±0.5%～±1%，要根据电路的要求选择合适的精度，这样可降低生产成本。

功能较全的器件价格较高，所以无需关闭电源功能的或产品中无微处理器（μP）或微控制器（μC）的则无需选择带关闭电源功能或输出电源工作状态信号的器件，这样不仅可降低成本，并且尺寸更小。

6.不要"大马拉小车"

电源芯片最主要的三个参数是，输入电压VIN、输出电压Vo及最大输出电流Iomax。根据产品的工作电流来选择：较合适的是工作电流最大值为电源IC最大输出电流Iomax的70～90%。

电源芯片决定着电子设备整体性能的优劣，因此，深入了解电源芯片、选择合适的电源芯片、购买正品电源芯片对于电子工程师而言，都非常重要。