Chip di gestione dell'alimentazione

Il Power Management Integrated Circuits (Power Management Integrated Circuits) è un chip che è responsabile della conversione, distribuzione, rilevamento e altre responsabilità di gestione dell'energia elettrica nel sistema di apparecchiature elettroniche.È principalmente responsabile dell'identificazione dell'ampiezza di alimentazione del CPU e generare le corrispondenti onde di breve momento Promuovere il circuito successivo per l'uscita di potenza. I chip di gestione dell'alimentazione comunemente usati includono LMG3410R050[1], UCC12050[2], BQ25790[3], HIP6301, IS6537, RT9237, ADP3168, KA7500, TL494, ecc.
Per uso
Identificare l'ampiezza di alimentazione della CPU
Chip comunemente usati
LMG3410R050, UCC12050, BQ25790, HIP6301, IS6537, RT9237, ecc.
tipo di base
Alcuni dei principali chip di gestione dell'alimentazione sono chip doppi in linea e alcuni sono pacchetti a montaggio superficiale.La serie di chip HIP630x sono chip di gestione dell'alimentazione più classici, progettati dalla famosa società di progettazione di chip Intersil. Supporta alimentazione a due/tre/quattro fasi, supporta le specifiche VRM9.0, l'intervallo di uscita della tensione è 1,1 V-1,85 V, l'uscita può essere regolata a intervalli di 0,025 V, la frequenza di commutazione è fino a 80 KHz, con grande potenza alimentazione, piccola ondulazione e resistenza interna Piccole e altre caratteristiche, possono regolare con precisione la tensione di alimentazione della CPU.
Definizione di base
Un circuito integrato di gestione dell'alimentazione (IC) è un chip responsabile della conversione, della distribuzione dell'alimentazione, del rilevamento e di altre modalità di gestione dell'energia elettrica nel sistema di apparecchiature elettroniche. È principalmente responsabile della conversione della tensione e della corrente della sorgente in potenza che può essere utilizzata da carichi come microprocessori e sensori.
Nel 1958, l'ingegnere della Texas Instruments (TI) Jack Kilby ha inventato il circuito integrato. Questo componente elettronico chiamato chip ha aperto una nuova era per l'elaborazione del segnale e le apparecchiature elettroniche di potenza. Kilby ha fatto affidamento anche su questo nel 2000. L'invenzione ha vinto il premio Nobel per la fisica . [7]
Tipologia di prodotto
L'ambito della gestione dell'alimentazione è relativamente ampio, compresa la conversione dell'alimentazione (DC-DC, AC-DC e DC-AC), la distribuzione e il rilevamento dell'alimentazione e i sistemi che combinano la conversione e la gestione dell'alimentazione. Di conseguenza, la classificazione dei chip di gestione dell'alimentazione include anche questi aspetti, come chip di alimentazione lineare, chip di riferimento di tensione, chip di alimentazione a commutazione, chip di unità LCD, chip di unità LED, chip di rilevamento della tensione, chip di gestione della carica della batteria, gate driver, interruttori di carico , Interruttore a banda larga, ecc.
Ambito di applicazione
La gamma di applicazioni dei chip di gestione dell'alimentazione è molto ampia.Lo sviluppo di chip di gestione dell'alimentazione è di grande importanza per migliorare le prestazioni dell'intera macchina.La scelta dei chip di gestione dell'alimentazione è direttamente correlata alle esigenze del sistema e allo sviluppo di i chip di gestione dell'alimentazione digitale devono superare le difficoltà di costo.
Nel mondo di oggi, la vita delle persone è già un attimo e non può fare a meno delle apparecchiature elettroniche. Il chip di gestione dell'alimentazione è responsabile della conversione, distribuzione, rilevamento e altra gestione dell'energia elettrica nel sistema di apparecchiature elettroniche. Il chip di gestione dell'alimentazione è indispensabile al sistema elettronico e le sue prestazioni hanno un impatto diretto sulle prestazioni dell'intera macchina.
Migliorare la prestazione
Tutti i dispositivi elettronici dispongono di fonti di alimentazione, ma sistemi diversi hanno requisiti diversi per le fonti di alimentazione. Per dare gioco alle migliori prestazioni del sistema elettronico, è necessario selezionare il metodo di gestione dell'energia più adatto.
Prima di tutto, il cuore delle apparecchiature elettroniche è un chip semiconduttore. Al fine di aumentare la densità del circuito, la dimensione caratteristica del chip si è sempre sviluppata verso un andamento decrescente.L'intensità del campo elettrico aumenta linearmente con il diminuire della distanza.Se la tensione di alimentazione è ancora i 5V originali, il l'intensità del campo elettrico generato è sufficiente per abbattere il chip. Pertanto, in questo modo, sono cambiati i requisiti del sistema elettronico per la tensione di alimentazione, ovvero sono richiesti diversi alimentatori step-down. Al fine di mantenere un'elevata efficienza durante lo step-down, vengono generalmente utilizzati alimentatori a commutazione step-down.
Allo stesso tempo, molti sistemi elettronici richiedono anche un'alimentazione superiore alla tensione di alimentazione.Ad esempio, nelle apparecchiature alimentate a batteria, l'alimentatore di retroilluminazione per il pilotaggio di display a cristalli liquidi, i normali driver LED bianchi, ecc. potenziare l'alimentazione del sistema, che richiede l'uso di un alimentatore switching di tipo boost Pressure.
Inoltre, i moderni sistemi elettronici si stanno sviluppando verso l'alta velocità, l'alto guadagno e l'elevata affidabilità.Le piccole interferenze sull'alimentatore hanno un impatto sulle prestazioni delle apparecchiature elettroniche.Ciò richiede un alimentatore con vantaggi in termini di rumore e ondulazione L'alimentatore esegue elaborazioni come la stabilizzazione della tensione e il filtraggio, che richiedono l'uso di un alimentatore lineare.
I suddetti diversi metodi di gestione dell'alimentazione possono essere realizzati attraverso il corrispondente chip di alimentazione combinato con pochissimi componenti periferici. Si può notare che lo sviluppo di chip di gestione dell'alimentazione è un mezzo indispensabile per migliorare le prestazioni dell'intera macchina. [8]
Fattore di selezione
L'ambito della gestione dell'energia è relativamente ampio, compresa la conversione separata dell'energia elettrica (principalmente da CC a CC, cioè CC/CC), la distribuzione e il rilevamento separati dell'energia elettrica e un sistema che combina la conversione dell'energia elettrica e la gestione dell'energia elettrica. Di conseguenza, la classificazione dei chip di gestione dell'alimentazione include anche questi aspetti, come chip di alimentazione lineare, chip di riferimento di tensione, chip di alimentazione a commutazione, chip di unità LCD, chip di unità LED, chip di rilevamento della tensione, chip di gestione della carica della batteria e così via. Quanto segue introduce brevemente i principali tipi e applicazioni dei chip di gestione dell'alimentazione.
Se il circuito progettato richiede che l'alimentatore abbia un'elevata soppressione del rumore e dell'ondulazione e richiede una piccola area della scheda PCB (come telefoni cellulari e altri prodotti elettronici portatili), l'alimentatore del circuito non consente l'uso di induttori (come dispositivi mobili telefoni) e l'alimentatore deve avere una calibrazione e un'uscita istantanee La funzione di autocontrollo dello stato richiede una bassa caduta di tensione del regolatore di tensione e un basso consumo energetico, un basso costo del circuito e una soluzione semplice, quindi l'alimentatore lineare è la scelta più appropriata . Questo alimentatore include le seguenti tecnologie: riferimento di tensione preciso, amplificatore operazionale ad alte prestazioni e basso rumore, regolatore a bassa caduta di tensione e bassa corrente di riposo.
In occasioni come alimentazione a bassa potenza, alimentazione negativa dell'amplificatore operazionale, unità LCD/LED, ecc., vengono spesso utilizzati chip di alimentazione a commutazione basati su condensatore, comunemente definiti pompa di carica (pompa di carica). Esistono molti prodotti chip basati sul principio di funzionamento della pompa di carica, come AAT3113. Questo è un chip driver LED bianco composto da un convertitore DC/DC a pompa di carica a bassa rumorosità e frequenza costante. AAT3113 utilizza la conversione frazionaria (1,5×) per migliorare l'efficienza. Il dispositivo pilota 4 LED in parallelo. L'intervallo di tensione in ingresso è 2,7 V~5,5 V, che può fornire circa 20 mA di corrente per ciascuna uscita. Il dispositivo ha anche una funzione di sistema di gestione termica per proteggere eventuali cortocircuiti che si verificano sui pin di uscita. Il suo circuito di soft-start integrato impedisce il superamento della corrente durante l'avvio. AAT3113 utilizza una semplice interfaccia di controllo seriale per abilitare, spegnere e controllare la luminosità del chip su scala logaritmica a 32 livelli.
I chip DC/DC basati sull'induttanza hanno la più ampia gamma di applicazioni, tra cui computer palmari, fotocamere, batterie di ricambio, strumenti portatili, microfoni, controllo della velocità del motore, bias del display e regolatori del colore. Le principali tecnologie includono: analisi della stabilità del loop in modalità corrente della struttura BOOST, analisi della stabilità del loop in modalità di tensione della struttura BUCK, analisi della stabilità del loop in modalità corrente della struttura BUCK, funzioni di protezione da sovracorrente, sovratemperatura, sovratensione e soft-start, tecnologia di rettifica della sincronizzazione analisi, analisi della tecnologia della tensione di riferimento.
Oltre ai chip di conversione dell'alimentazione di base, i chip di gestione dell'alimentazione includono anche chip di controllo dell'alimentazione allo scopo di un uso razionale dell'energia. Come il chip di ricarica rapida intelligente della batteria NiH, il chip di gestione della carica e della scarica della batteria agli ioni di litio, la sovratensione della batteria agli ioni di litio, la sovracorrente, la sovratemperatura, il chip di protezione da cortocircuito; chip per la commutazione della gestione tra alimentazione di linea e batteria di backup, chip di gestione dell'alimentazione USB; pompa, alimentazione LDO multipla, controllo sequenza di accensione, protezioni multiple, chip di alimentazione complesso per la gestione della carica e della scarica della batteria, ecc.
Soprattutto nell'elettronica di consumo. Ad esempio, DVD portatili, telefoni cellulari, fotocamere digitali, ecc., possono fornire alimentatori multicanale complessi con quasi uno o due chip di gestione dell'alimentazione per massimizzare le prestazioni del sistema.
Vantaggi correlati
Maggiore è il numero di funzioni e prestazioni delle apparecchiature elettroniche, più complesse sono la sua struttura, tecnologia e sistema. Più è difficile per i tradizionali circuiti integrati di gestione dell'alimentazione analogici soddisfare i requisiti complessivi di gestione dell'alimentazione del sistema e più è costoso. Il cuore del controller digitale è composto principalmente da tre moduli speciali: filtro anti-aliasing, convertitore analogico-digitale (ADC) e modulatore di larghezza di impulso digitale (DPWM). Per ottenere gli stessi indicatori di prestazione dell'architettura di controllo analogico, è necessario disporre di un ADC lineare e ad alta risoluzione e ad alta risoluzione e di un circuito PWM ad alta velocità. La risoluzione dell'ADC deve essere in grado di soddisfare l'intervallo in cui l'errore è inferiore alla variazione ammissibile della tensione di uscita Minore è l'ondulazione della tensione di uscita richiesta, maggiore è il requisito di risoluzione dell'ADC. Allo stesso tempo, poiché i filtri anti-aliasing e i convertitori analogico-digitale pipeline o SAR introdurranno ritardi di loop, abbiamo urgentemente bisogno di convertitori analogico-digitale ad alta velocità di campionamento. I controller analogici hanno limitazioni intrinseche sulle possibili larghezze di impulso che possono essere generate, mentre DPWM può generare set discreti e limitati di larghezze PWM. Dal punto di vista dell'uscita in regime stazionario, è possibile un solo set di tensioni di uscita discrete. Poiché DPWM fa parte del circuito di retroazione, la risoluzione di DPWM deve essere sufficientemente alta in modo che l'uscita non visualizzi il noto valore del ciclo limite. Il numero minimo di cifre richiesto per non visualizzare alcun valore limite dipende dalla topologia, dalla tensione di uscita e dalla risoluzione dell'ADC. Allo stesso tempo, la stabilità del circuito del sistema viene regolata dal controller PI o PID.
Tendenza futura
In futuro, i chip di gestione dell'alimentazione hanno ampie prospettive. Attraverso lo sviluppo di nuovi processi, tecnologie di packaging e progettazione di circuiti, ci saranno dispositivi più eccezionali in grado di aumentare la densità di potenza, prolungare la durata della batteria, ridurre le interferenze elettromagnetiche, migliorare l'integrità della potenza e del segnale e migliorare la sicurezza del sistema. innovazione.