电池管理芯片,也叫电源管理ic,是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的芯片。主要负责识别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。
电源管理范围较大,既包括单独的电能分配和检测、电能变换,也包括电能变换和电能管理相结合的系统。相应的,电源管理ic的分类也包括这些方面,有LED驱动芯片、开关电源芯片、电池充电管理芯片、线性电源芯片、电压基准芯片、LCD驱动芯片、电压检测芯片等。
1、电池充电和管理IC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。
2、功率因数控制PFC预调制 IC。提供具有功率因数校正功能的电源输入电路。
3、MOSFET或IGBT的开关功能ic。
4、脉冲调制或脉幅调制PWM/ PFM控制IC。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。
5、DC/DC调制IC。包括升压/降压调节器,以及电荷泵。
6、线性调制IC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。
7、AC/DC调制IC。内含低电压控制电路及高压开关晶体管。
8、热插板控制IC(免除从工作系统中插入或拔除另一接口的影响)。
在这些电源管理IC中,电压调节芯片是发展最快、产量最大的一部分。各种电池管理芯片基本上和一些相关的应用相联系,所以针对不同应用,还可以列出更多类型的器件。
1、德州仪器:是全球产品线最多、最齐全的IC厂商,电源管理芯片产品是该公司的重点。
2、ADI:在转换、调理、处理现实世界物理现象方面,ADI公司的模拟信号、混合信号和数字信号处理(DSP)集成电路(IC)发挥着十分重要的作用。
3、Renesas+Intersil(瑞萨电子2016年收购了Intersil):Intersil专注于电源管理,放大器和缓冲器,音频和视频,数据转换器,等领域。
4、Infineon:Infineon是欧洲最大的半导体公司,其功率半导体在全球排名第一,通过一系列的并购举措,进一步加强了其在功率半导体市场的地位。
5、On Semiconductor:全面的高能效电源和信号管理、逻辑、分立及定制方案,帮助工程师解决计算机、通信、消费电子、电源应用的独特设计挑战。
6、Qualcomm:高通方面,除了电源管理产品外,收购Freescale后,提升了其在功率半导体和MCU市场的地位。
7、STM(意法半导体):欧洲3大半导体厂商之一,主要出品MCU、模拟芯片和电源转换芯片,机顶盒芯片,分立器件、手机相机模块和车用集成电路等。
8、Microchip:过去两年里,微芯科技先后收购了Micrel和Atmel,主要出品MCU和功率、模拟芯片和元器件。
9、Maxim Integrated:专攻模拟半导体产品,特别是在功率半导体方面,具有鲜明特色。
10、Alpha:主营功率半导体,包括IGBT、MOSFET、集成功率模块、其它功率IC,以及模拟开关、TVS瞬态电压抑制二极管等。
11、Power Integrations:是一家提供用于高压电源转换系统的电子元器件供应商,它的EcoSmart节能技术减少了数以百万吨的碳排放。
12、MPS,芯源系统:设计并制造高性能的模拟集成电路和混合信号集成电路产品,尤以大功率电源管理芯片见长。
由于人们在开关电源芯片技术领域是边开发相关电力电子器件,边开发开关变频技术,两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。
AC/DC
AC/DC电源芯片变换是将交流变换为直流,其功率流向可以是双向的,功率流由电源流向负载的称为“整流”,功率流由负载返回电源的称为“有源逆变”。AC/DC变换器输入为50/60Hz的交流电,因必须经整流、滤波,因此体积相对较大的滤波电容器是必不可少的,同时因遇到安全标准(如UL、CCEE等)及EMC指令的限制(如FCC、IEC、CSA),交流输入侧必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件,这样就限制AC/DC电源体积的小型化。
DC/DC
DC/DC电源芯片是将固定的直流电压变换成可变的直流电压,也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种,一是脉宽调制方式Ts不变,改变ton(通用),二是频率调制方式,ton不变,改变Ts(易产生干扰)。
led驱动芯片主要是利用开关电源芯片,恒流输出直流电流,用来驱动发光二极管( LED) 。也就是让输入的电压经过它后输出一个适合LED工作的电压及电流,拿DC转DC来说就有DC TO DC升压和DC TO DC降压两种。LED是特性敏感的半导体器件,又具有负温度特性,因而在应用过程中LED驱动芯片对其进行稳定工作状态和保护的作用。
LED电源有很多种类,各类电源的质量、价格差异非常大,这也是影响产品质量及价格的重要因素之一。LED驱动电源通常可以分为三大类,一是线性IC电源,二是开关恒流源,三是阻容降压电源。
采用一个IC或多个IC来分配电压,电子元器件种类少,功率因数、电源效率非常高,不需要电解电容,寿命长,成本低。缺点是输出高压非隔离,有频闪,要求外壳做好防触电隔离保护。IC驱电源具有高可靠性,高效率低成本优势,是未来理想的LED驱动电源。
采用变压器将高压变为低压,并进行整流滤波,以便输出稳定的低压直流电。开关恒流源又分隔离式电源和非隔离式电源,隔离是指输出高低电压隔离,安全性非常高,所以对外壳绝缘性要求不高。开关电源技术成熟,性能稳定,是目前LED照明的主流电源。
采用一个电容通过其充放电来提供驱动电流,电路简单,成本低,但性能差,稳定性差,在电网电压波动时及容易烧坏LED,同时输出高压非隔离,要求绝缘防护外壳。功率因数低,寿命短,一般只适于经济型小功率产品(5W以内)。