電源管理遍及很多市場和工業領域。電源管理集成電路(PMIC)已應用到多種類型的產品中，執行一系列不同的功能，其中包括智能電機控制、電源保護電路以及直流到直流轉換器 / 穩壓器應用等等。

電源管理集成電路(PMIC)體積小、效率高、功耗低，可用于許多小型設備，如可穿戴設備、耳塞等可聽戴設備、移動設備、傳感器以及物聯網設備等等。這些體積小性能高的電源管理集成電路(PMIC)可最大限度地提高系統效率和性能，同時提高設計靈活性、降低物料成本。

如今的電源管理集成電路非常靈活。在許多不同的應用中，只需更改寄存器設置或固件，它們即可運行。這提高了它們的通用性，縮短了制造商的產品上市時間。

在本章中，我們來看看這些正在不斷發展的市場，并就電源管理解決方案在一些典型案例中的應用進行探討。

汽車應用

隨著創新型新電子設備在車輛中的應用，汽車電源管理半導體市場正呈指數級增長。這些設備正從根本上改變汽車和其他車輛的方方面面，包括駕駛體驗。無限暢聯、遠程信息處理、電機控制以及安全功能等應用正在不斷增長，它們都需要利用電源管理來實現高效可靠的運行。

混合動力汽車和純電動汽車的日益普及進一步推動了功率半導體市場的發展。在混合動力和純電動汽車中，有許多不同的電源電壓，它們的輸出電壓、輸出電流、效率水平和熱額定值各不相同。

圖 3-1 中顯示的用于電動或混合動力汽車的許多應用需要不同程度的電壓調節。這些應用中的大多數負載都利用 12 伏或 24 伏電源電壓，但有些牽引電機應用需要更高的電壓。所有這些應用都需要有效的降壓、升壓或降壓 - 升壓轉換器，以便在整個車輛中都能獲得很多不同的穩定電壓。

圖 3-1：電源管理集成電路(PMIC)的汽車電源管理應用

可穿戴設備應用

當今的可穿戴設備需要高度集成的高級電源管理。它們必須利用小型低電壓電池提供較長的電池續航時間。只有有效管理系統負載 , 才能延長設備的續航時間。高效率和低待機電流至關重要。電源管理子系統還必須處理電池充電，包括某些設備的無線充電。

單個可配置的電源管理集成電路可用于同一設備中的多個應用，如圖 3-2 所示。許多可穿戴設備具有嵌入式處理器、顯示屏、觸摸屏、傳感器、聲音或觸覺反饋、健康監測器、GPS 系統、麥克風、藍牙、Wi-Fi 以及用于傳送和接收數據的蜂窩無線功能。所有這些功能都會大量消耗小型電池的電量。

圖 3-2：可穿戴設備電源管理集成電路

為延長電池壽命，電源管理集成電路(PMIC)對所有電壓功能進行管理。例如，當某個應用程序未被使用時，PMIC 可啟動休眠模式，并對必須保持開啟的組件進行管理，以便為其他應用程序提供支持。PMIC 在管理設備低功耗狀態、開啟狀態、關閉狀態和待機模式中起著不可或缺的作用。

大多數可穿戴設備都有嚴格的尺寸限制。為最大限度地減小電源管理集成電路的尺寸，高密度的設備引腳布置和先進的封裝技術至關重要。此外，將高工作頻率用于開關式穩壓器可減少開關式穩壓器所需要的外部濾波。使用電源管理集成電路(PMIC)可最大限度地減少外部組件的數量，并將進一步縮減電路的尺寸。

企業和計算機應用

企業和消費類設備收集、存儲、處理和傳輸不斷增長的大量數據。所有這些活動都會消耗電量，有效的電源管理令其受益頗多。

服務器設備、云存儲、基于網絡的存儲和臺式計算機構成計算機和存儲設備市場的主體。該市場有特定需求，其中包括 :

用于大功率處理器的高達數十安培的大電流穩壓器

用于支持高輸出電流并提高系統效率的多相穩壓器

用于提高效率的小型電感器

改善有大電流負載需求和電壓尖刺干擾的瞬間動態響應

高開關頻率

高壓應用，如 12 伏、24 伏或 48 伏輸入電源

快速動態響應、嚴格準確的輸出電壓調節、高輸出功率和電流以及高效率是企業和計算機市場對產品的關鍵性要求。

便攜式設備應用

便攜式產品(如筆記本電腦、平板電腦和便攜式揚聲器)對電源管理的要求非常復雜。全部使用比線性穩壓器更高效、體積更小的開關式穩壓器。

此外，這些應用需要為電池充電，同時還需要系統電源，也就是說，它們必須具有獨立的電源路徑來為系統供電、為電池充電。為此，電源管理模塊由一個開關充電器和一個電池開關組成。開關充電器為整個系統供電，同時還可獨立管理電池充電；電池開關則對充電進行管理。電源管理集成電路可管理所有這些功能。

斷電保護

計算機和存儲市場上的許多產品都具有內置斷電保護功能。這些設備在輸入電源出現故障時提供備用存儲電源。

如果沒有斷電保護，斷電可能導致數據丟失或損壞。例如，寫入操作可能在數據安全存儲之前中斷。

電源管理集成電路(PMIC)斷電保護(PLP)裝置可儲存電量，然后在輸入電源斷開時將這些電量提供給輸出端。集成降壓轉換器將存儲電壓調節為固定輸出，這樣系統便可繼續正常運行。電容在正常運行期間儲存電能，發生斷電時將電能傳遞到系統。這種電能儲存過程稱為補充模式，因為斷電保護裝置為系統補充電量，使系統有時間備份關鍵數據并以受控方式關閉，如圖 3-3 所示。這種關閉方式可降低操作未完成、數據丟失和損壞的風險。

嵌入在固態硬盤(SSD)中的斷電保護技術大大降低了發生斷電時數據丟失的可能性。斷電保護技術一直在為意外斷電做準備，從而能夠避免數據受到破壞和損毀。內置斷電保護技術的固態硬盤含有儲能電容器。存儲電容器充當驅動器的備用電源，提供足夠的電能，確保在電量耗盡之前將臨時緩沖區中的所有數據保存到固態硬盤中。

圖 3-3：內嵌斷電保護技術的電路。

集成升壓電路將存儲電容器充電至高壓，以便最大限度地減小存儲電容器的尺寸。電壓越高，存儲的電能越高(因為存儲的電能由公式 E = 0.5CV2 確定，其中 C 為電容，V 為電壓)。集成降壓轉換器將存儲電壓重新調節成系統可使用并能正常運行的電壓值。

典型的斷電保護 PMIC 具有一個健康狀態自動監測集成電路，該電路會經常檢查存儲電容器的狀況，確保安全運行。它還能提供相關信息，使主機能夠估算電容器的剩余壽命。有些斷電保護 PMIC 還配備了多通道 A/D 轉化器(ADC)，幫助監測輸入電源、存儲電容器電壓以及核心溫度等電源系統參數。

除了在固態硬盤(SSD)中使用外，這些斷電保護 PMIC 還用于備用電源、計算機、熱插拔設備、網絡存儲以及其他應用，在這些應用中，探測出設備即將斷電并在完全斷電之前將數據寫入永久存儲，這一點至關重要。

原文標題：科普丨電源管理應用案例

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責任編輯:haq