電源管理芯片作用及選擇詳解

主要負責識別CPU供電幅值，產(chǎn)生相應的短矩波，推動后級電路進行功率輸出。常用電源管理芯片的瑾有HIP6301、IS6537、RT9237、ADP3168、KA7500、TL494等。

電源管理芯片類型

主要電源管理芯片有的是雙列直插芯片，而有的是表面貼裝式封裝，其中HIP630x系列芯片是比較經(jīng)典的電源管理芯片，由著名芯片設計公司Intersil設計。它支持兩/三/四相供電，支持VRM9.0規(guī)范，電壓輸出范圍是1.1V-1.85V，能為0.025V的間隔調(diào)整輸出，開關頻率高達80KHz，具有電源大、紋波小、內(nèi)阻小等特點，能精密調(diào)整CPU供電電壓。下面以HIP6301為例，講解電源管理芯片各個引腳的功能。

電源管理芯片應用范圍

電源管理芯片的應用范圍十分廣泛，發(fā)展電源管理芯片對于提高整機性能具有重要意義，對電源管理芯片的選擇與系統(tǒng)的需求直接相關，而數(shù)字電源管理芯片的發(fā)展還需跨越成本難關。

當今世界，人們的生活已是片刻也離不開電子設備。電源管理芯片在電子設備系統(tǒng)中擔負起對電能的變換、分配、檢測及其他電能管理的職責。電源管理芯片對電子系統(tǒng)而言是不可或缺的，其性能的優(yōu)劣對整機的性能有著直接的影響。

電源管理提高整機性能

所有電子設備都有電源，但是不同的系統(tǒng)對電源的要求不同。為了發(fā)揮電子系統(tǒng)的最佳性能，需要選擇最適合的電源管理方式。

首先，電子設備的核心是半導體芯片。而為了提高電路的密度，芯片的特征尺寸始終朝著減小的趨勢發(fā)展，從最初的幾十微米發(fā)展到目前的0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米乃至90納米。由于在相同的電壓下，電場強度隨距離的減小而線性增加，如果電源電壓還是原來的5V，產(chǎn)生的電場強度足以把芯片擊穿。所以，目前的芯片工作電壓已經(jīng)從以前的5V降低到3.3V、2.5V、1.8V，甚至更低。這樣，電子系統(tǒng)對電源電壓的要求就發(fā)生了變化，也就是需要不同的降壓型電源。為了在降壓的同時保持高效率，一般會采用降壓型開關電源。

同時，許多電子系統(tǒng)還需要高于供電電壓的電源，比如在電池供電設備中，驅(qū)動液晶顯示的背光電源，普通的白光LED驅(qū)動等，都需要對系統(tǒng)電源進行升壓，這就需要用到升壓型開關電源。

此外，現(xiàn)代電子系統(tǒng)正在向高速、高增益、高可靠性方向發(fā)展，電源上的微小干擾都對電子設備的性能有影響，這就需要在噪聲、紋波等方面有優(yōu)勢的電源，需要對系統(tǒng)電源進行穩(wěn)壓、濾波等處理，這就需要用到線性電源。

上述不同的電源管理方式，可以通過相應的電源芯片，結合極少的外圍元件，就能夠?qū)崿F(xiàn)?？梢?，發(fā)展電源管理芯片是提高整機性能的必不可少的手段。

芯片選擇因事而異

電源管理的范疇比較廣，既包括單獨的電能變換(主要是直流到直流，即DC/DC)，單獨的電能分配和檢測，也包括電能變換和電能管理相結合的系統(tǒng)。相應的，電源管理芯片的分類也包括這些方面，比如線性電源芯片、電壓基準芯片、開關電源芯片、LCD驅(qū)動芯片、LED驅(qū)動芯片、電壓檢測芯片、電池充電管理芯片等。下面簡要介紹一下電源管理芯片的主要類型和應用情況。

如果所設計的電路要求電源有高的噪音和紋波抑制，要求占用PCB板面積小(如手機等手持電子產(chǎn)品)，電路電源不允許使用電感器(如手機)，電源需要具有瞬時校準和輸出狀態(tài)自檢功能，要求穩(wěn)壓器壓降及自身功耗低,線路成本低且方案簡單，那么線性電源是最恰當?shù)倪x擇。這種電源包括如下的技術：精密的電壓基準，高性能、低噪音的運放，低壓降調(diào)整管，低靜態(tài)電流。

在小功率供電、運放負電源、LCD/LED驅(qū)動等場合，常應用基于電容的開關電源芯片，也就是通常所說的電荷泵(Charge Pump)?；陔姾杀霉ぷ髟淼男酒a(chǎn)品很多，比如AAT3113。這是一種由低噪聲、恒定頻率的電荷泵DC/DC轉(zhuǎn)換器構成的白光LED驅(qū)動芯片。AAT3113采用分數(shù)倍(1.5×)轉(zhuǎn)換以提高效率。該器件采用并聯(lián)方式驅(qū)動4路LED。輸入電壓范圍為2.7V～5.5V，可為每路輸出提供約20mA的電流。該器件還具備熱管理系統(tǒng)特性，以保護任何輸出引腳所出現(xiàn)的短路。其嵌入的軟啟動電路可防止啟動時的電流過沖。AAT3113利用簡單串行控制接口對芯片進行使能、關斷和32級對數(shù)刻度亮度控制。

而基于電感的DC/DC芯片的應用范圍最廣泛，應用包括掌上電腦、相機、備用電池、便攜式儀器、微型電話、電動機速度控制、顯示偏置和顏色調(diào)整器等。主要的技術包括：BOOST結構電流模式環(huán)路穩(wěn)定性分析，BUCK結構電壓模式環(huán)路穩(wěn)定性分析，BUCK結構電流模式環(huán)路穩(wěn)定性分析，過流、過溫、過壓和軟啟動保護功能，同步整流技術分析，基準電壓技術分析。

除了基本的電源變換芯片，電源管理芯片還包括以合理利用電源為目的的電源控制類芯片。如NiH電池智能快速充電芯片，鋰離子電池充電、放電管理芯片，鋰離子電池過壓、過流、過溫、短路保護芯片;在線路供電和備用電池之間進行切換管理的芯片，USB電源管理芯片;電荷泵，多路LDO供電，加電時序控制，多種保護，電池充放電管理的復雜電源芯片等。

目前的很多產(chǎn)品都在朝這個方向發(fā)展，因為這類產(chǎn)品的應用更加廣泛，特別是在消費類電子方面。比如便攜式DVD、手機、數(shù)碼相機等，幾乎用1塊-2塊電源管理芯片就能夠提供復雜的多路電源，使系統(tǒng)的性能發(fā)揮到最佳。