Puce de gestion de l'alimentation

Les circuits intégrés de gestion de l'alimentation (circuits intégrés de gestion de l'alimentation) sont une puce responsable de la conversion, de la distribution, de la détection et d'autres responsabilités de gestion de l'alimentation de l'énergie électrique dans le système d'équipement électronique. CPU et générer les ondes à court moment correspondantes Promouvoir le circuit suivant pour la puissance de sortie. Les puces de gestion de l'alimentation couramment utilisées incluent LMG3410R050[1], UCC12050[2], BQ25790[3], HIP6301, IS6537, RT9237, ADP3168, KA7500, TL494, etc.
Pour utilisation
Identifier l'amplitude d'alimentation du processeur
Puces couramment utilisées
LMG3410R050, UCC12050, BQ25790, HIP6301, IS6537, RT9237, etc.
type de base
Certaines des principales puces de gestion de l'alimentation sont des puces doubles en ligne, et d'autres sont des boîtiers à montage en surface.La série de puces HIP630x sont des puces de gestion de l'alimentation plus classiques, conçues par la célèbre société de conception de puces Intersil. Il prend en charge l'alimentation biphasée/triphasée, prend en charge la spécification VRM9.0, la plage de tension de sortie est de 1,1 V-1,85 V, la sortie peut être ajustée à des intervalles de 0,025 V, la fréquence de commutation est jusqu'à 80 KHz, avec une grande puissance alimentation, petite ondulation et résistance interne Petites et autres caractéristiques, peuvent ajuster avec précision la tension d'alimentation du processeur.
Définition de base
Un circuit intégré (CI) de gestion de l'alimentation est une puce qui est responsable de la conversion, de la distribution de l'alimentation, de la détection et d'autres gestions de l'énergie électrique dans le système d'équipement électronique. Il est principalement responsable de la conversion de la tension et du courant de la source en puissance pouvant être utilisée par des charges telles que des microprocesseurs et des capteurs.
En 1958, Jack Kilby, ingénieur de Texas Instruments (TI), a inventé le circuit intégré. Ce composant électronique appelé puce a ouvert une nouvelle ère de traitement du signal et d'équipements électroniques de puissance. Kilby s'est également appuyé sur cela en 2000. L'invention a remporté le prix Nobel de physique . [7]
type de produit
Le champ d'application de la gestion de l'alimentation est relativement large, y compris la conversion de l'alimentation (CC-CC, CA-CC et CC-CA), la distribution et la détection de l'alimentation, et les systèmes qui combinent la conversion et la gestion de l'alimentation. En conséquence, la classification des puces de gestion de l'alimentation comprend également ces aspects, tels que les puces d'alimentation linéaires, les puces de référence de tension, les puces d'alimentation à découpage, les puces de lecteur LCD, les puces de lecteur LED, les puces de détection de tension, les puces de gestion de charge de batterie, les pilotes de grille, les commutateurs de charge. , Commutateur à large bande interdite, etc.
Champ d'application
La gamme d'applications des puces de gestion de l'alimentation est très large. Le développement des puces de gestion de l'alimentation est d'une grande importance pour améliorer les performances de l'ensemble de la machine. Le choix des puces de gestion de l'alimentation est directement lié aux besoins du système et au développement de Les puces numériques de gestion de l'alimentation doivent surmonter les difficultés de coût.
Dans le monde d'aujourd'hui, la vie des gens est déjà un moment et ne peut se passer d'équipements électroniques. La puce de gestion de l'alimentation est responsable de la conversion, de la distribution, de la détection et de toute autre gestion de l'énergie électrique dans le système d'équipement électronique. La puce de gestion de l'alimentation est indispensable au système électronique et ses performances ont un impact direct sur les performances de l'ensemble de la machine.
Améliorer les performances
Tous les appareils électroniques ont des sources d'alimentation, mais différents systèmes ont des exigences différentes pour les sources d'alimentation. Afin de faire jouer les meilleures performances du système électronique, la méthode de gestion de l'énergie la plus appropriée doit être sélectionnée.
Tout d'abord, le cœur de l'équipement électronique est une puce semi-conductrice. Afin d'augmenter la densité du circuit, la taille des caractéristiques de la puce a toujours évolué vers une tendance à la baisse. L'intensité du champ électrique augmente linéairement avec la diminution de la distance. Si la tension d'alimentation est toujours la 5 V d'origine, le l'intensité du champ électrique généré est suffisante pour briser la puce. Par conséquent, de cette manière, les exigences du système électronique pour la tension d'alimentation ont changé, c'est-à-dire que différentes alimentations abaisseurs sont nécessaires. Afin de maintenir un rendement élevé lors de l'abaissement, des alimentations à découpage abaisseur sont généralement utilisées.
Dans le même temps, de nombreux systèmes électroniques nécessitent également une alimentation supérieure à la tension d'alimentation.Par exemple, dans les équipements alimentés par batterie, l'alimentation du rétroéclairage pour piloter les écrans à cristaux liquides, les pilotes de LED blanches ordinaires, etc. booster l'alimentation du système, ce qui nécessite l'utilisation d'une alimentation à découpage de type Boost Pressure.
De plus, les systèmes électroniques modernes évoluent dans le sens d'une vitesse élevée, d'un gain élevé et d'une fiabilité élevée. De petites interférences sur l'alimentation ont un impact sur les performances des équipements électroniques. Cela nécessite une alimentation avec des avantages en termes de bruit et L'alimentation exécute des traitements tels que la stabilisation de la tension et le filtrage, ce qui nécessite l'utilisation d'une alimentation linéaire.
Les différentes méthodes de gestion de l'alimentation mentionnées ci-dessus peuvent être réalisées grâce à la puce d'alimentation correspondante combinée à très peu de composants périphériques. On constate que le développement de puces de gestion de l'alimentation est un moyen indispensable pour améliorer les performances de l'ensemble de la machine. [8]
Facteur de sélection
Le champ d'application de la gestion de l'alimentation est relativement large, comprenant une conversion d'énergie électrique séparée (principalement de CC à CC, c'est-à-dire CC/CC), une distribution et une détection d'énergie électrique séparées, et un système qui combine la conversion d'énergie électrique et la gestion de l'énergie électrique. En conséquence, la classification des puces de gestion de l'alimentation comprend également ces aspects, tels que les puces d'alimentation linéaire, les puces de référence de tension, les puces d'alimentation à découpage, les puces de lecteur LCD, les puces de lecteur LED, les puces de détection de tension, les puces de gestion de charge de batterie, etc. Ce qui suit présente brièvement les principaux types et applications des puces de gestion de l'alimentation.
Si le circuit conçu nécessite que l'alimentation ait une suppression élevée du bruit et des ondulations, et nécessite une petite zone de carte PCB (comme les téléphones portables et autres produits électroniques portables), l'alimentation du circuit ne permet pas l'utilisation d'inducteurs (tels que les téléphones), et l'alimentation doit avoir un étalonnage et une sortie instantanés. . Cette alimentation comprend les technologies suivantes : référence de tension précise, amplificateur opérationnel hautes performances à faible bruit, régulateur à faible chute et faible courant de repos.
Dans des situations telles que l'alimentation basse consommation, l'alimentation négative de l'amplificateur opérationnel, le lecteur LCD/LED, etc., des puces d'alimentation à découpage à condensateur sont souvent utilisées, communément appelée pompe de charge (pompe de charge). Il existe de nombreux produits à puces basés sur le principe de fonctionnement de la pompe de charge, tels que l'AAT3113. Il s'agit d'une puce pilote de LED blanche composée d'un convertisseur DC/DC à pompe de charge à fréquence constante et à faible bruit. AAT3113 utilise une conversion en temps fractionnaires (1,5×) pour améliorer l'efficacité. L'appareil pilote 4 LED en parallèle. La plage de tension d'entrée est de 2,7 V à 5,5 V, ce qui peut fournir environ 20 mA de courant pour chaque sortie. L'appareil dispose également d'une fonction de système de gestion thermique pour protéger les courts-circuits qui se produisent sur les broches de sortie. Son circuit de démarrage progressif intégré empêche les dépassements de courant pendant le démarrage. AAT3113 utilise une interface de contrôle série simple pour activer, désactiver et contrôler la luminosité de l'échelle logarithmique à 32 niveaux de la puce.
Les puces DC/DC basées sur l'inductance ont la plus large gamme d'applications. Les applications incluent les ordinateurs de poche, les caméras, les batteries de rechange, les instruments portables, les microphones, le contrôle de la vitesse du moteur, la polarisation de l'affichage et les régleurs de couleur. Les principales technologies incluent : analyse de stabilité de boucle en mode courant de structure BOOST, analyse de stabilité de boucle en mode tension de structure BUCK, analyse de stabilité de boucle en mode courant de structure BUCK, fonctions de protection contre les surintensités, les surchauffes, les surtensions et les démarrages progressifs, synchronisation technologie de rectification analyse, analyse de la technologie de tension de référence.
En plus des puces de conversion de puissance de base, les puces de gestion de puissance comprennent également des puces de contrôle de puissance dans le but d'une utilisation rationnelle de la puissance. Tels que la puce de charge rapide intelligente de la batterie NiH, la puce de gestion de la charge et de la décharge de la batterie lithium-ion, la surtension de la batterie lithium-ion, la surintensité, la surchauffe, la puce de protection contre les courts-circuits ; puce pour la gestion de la commutation entre l'alimentation de ligne et la batterie de secours, puce de gestion de l'alimentation USB ; charge pompe, alimentation multiple LDO, contrôle de séquence de mise sous tension, protections multiples, puce d'alimentation complexe pour la gestion de la charge et de la décharge de la batterie, etc.
Surtout dans l'électronique grand public. Par exemple, les DVD portables, les téléphones portables, les appareils photo numériques, etc., peuvent fournir des alimentations multicanaux complexes avec presque une ou deux puces de gestion de l'alimentation pour maximiser les performances du système.
Avantages associés
Plus l'équipement électronique est doté de fonctions et de performances, plus sa structure, sa technologie et son système sont complexes. Plus il est difficile pour les circuits intégrés analogiques traditionnels de gestion de l'alimentation de répondre aux exigences globales de gestion de l'alimentation du système, et plus il est coûteux. Le cœur du contrôleur numérique est principalement composé de trois modules spéciaux : filtre anti-aliasing, convertisseur analogique-numérique (ADC) et modulateur de largeur d'impulsion numérique (DPWM). Afin d'obtenir les mêmes indicateurs de performance que l'architecture de commande analogique, il est nécessaire d'avoir une conception de circuit PWM haute résolution, haute vitesse et linéaire et une conception de circuit PWM haute résolution et haute vitesse. La résolution de l'ADC doit être en mesure de respecter la plage où l'erreur est inférieure à la variation admissible de la tension de sortie. Plus l'ondulation de la tension de sortie requise est faible, plus l'exigence de résolution de l'ADC est élevée. Dans le même temps, étant donné que les filtres anti-aliasing et les convertisseurs analogique-numérique en pipeline ou SAR introduiront des retards de boucle, nous avons un besoin urgent de convertisseurs analogique-numérique à taux d'échantillonnage élevé. Les contrôleurs analogiques ont des limitations inhérentes sur les largeurs d'impulsion possibles qui peuvent être générées, tandis que DPWM peut générer des ensembles discrets et limités de largeurs PWM. Du point de vue de la sortie en régime permanent, un seul jeu de tensions de sortie discrètes est possible. Étant donné que DPWM fait partie de la boucle de rétroaction, la résolution de DPWM doit être suffisamment élevée pour que la sortie n'affiche pas la valeur de cycle limite bien connue. Le nombre minimum de chiffres requis pour ne pas afficher de valeur limite dépend de la topologie, de la tension de sortie et de la résolution ADC. Dans le même temps, la stabilité de la boucle du système est ajustée par le contrôleur PI ou PID.
Tendance future
À l'avenir, les puces de gestion de l'alimentation ont de larges perspectives. Grâce au développement de nouveaux processus, de nouvelles technologies d'emballage et de conception de circuits, il y aura plus de dispositifs exceptionnels qui peuvent augmenter la densité de puissance, prolonger la durée de vie de la batterie, réduire les interférences électromagnétiques, améliorer la puissance et l'intégrité du signal et améliorer la sécurité du système. innovation.