Чип управления питанием

Интегральные схемы управления питанием (Интегральные схемы управления питанием) - это микросхема, которая отвечает за преобразование, распределение, обнаружение и другие функции управления питанием электрической энергии в системе электронного оборудования. Она в основном отвечает за определение амплитуды источника питания CPU и генерирует соответствующие волны с коротким моментом. Продвигайте последующую схему для вывода мощности. Обычно используемые микросхемы управления питанием включают LMG3410R050 [1], UCC12050 [2], BQ25790 [3], HIP6301, IS6537, RT9237, ADP3168, KA7500, TL494 и т. Д.
Для использования
Определите амплитуду питания процессора
Часто используемые фишки
LMG3410R050, UCC12050, BQ25790, HIP6301, IS6537, RT9237 и т. Д.
основной тип
Некоторые из основных микросхем управления питанием представляют собой двухрядные микросхемы, а некоторые - корпуса для поверхностного монтажа.Чипы серии HIP630x представляют собой более классические микросхемы управления питанием, разработанные известной компанией Intersil, занимающейся разработкой микросхем. Он поддерживает двух / трех / четырехфазный источник питания, поддерживает спецификацию VRM9.0, диапазон выходного напряжения составляет 1,1-1,85 В, выход можно регулировать с интервалом 0,025 В, частота переключения составляет до 80 кГц, с большой мощностью Источник питания, небольшая пульсация и внутреннее сопротивление. Небольшие и другие характеристики позволяют точно регулировать напряжение питания процессора.
Основное определение
Интегральная схема управления питанием (ИС) - это микросхема, которая отвечает за преобразование, распределение мощности, обнаружение и другое управление питанием электрической энергии в системе электронного оборудования. Он в основном отвечает за преобразование напряжения и тока источника в мощность, которая может использоваться такими нагрузками, как микропроцессоры и датчики.
В 1958 году инженер Texas Instruments (TI) Джек Килби изобрел интегральную схему. Этот электронный компонент, называемый микросхемой, открыл новую эру обработки сигналов и силового электронного оборудования. Килби также полагался на это в 2000 году. Изобретение было удостоено Нобелевской премии по физике. . [7]
Тип продукта
Объем управления питанием относительно широк, включая преобразование мощности (DC-DC, AC-DC и DC-AC), распределение и обнаружение мощности, а также системы, сочетающие преобразование мощности и управление питанием. Соответственно, классификация микросхем управления питанием также включает в себя эти аспекты, такие как микросхемы линейного питания, микросхемы опорного напряжения, микросхемы импульсного источника питания, микросхемы привода ЖК-дисплея, микросхемы привода светодиодов, микросхемы обнаружения напряжения, микросхемы управления зарядкой аккумулятора, драйверы затворов, переключатели нагрузки. , Переключатель с широкой запрещенной зоной и т. Д.
Область применения
Спектр применения микросхем управления питанием очень широк.Разработка микросхем управления питанием имеет большое значение для повышения производительности всей машины. Выбор микросхем управления питанием напрямую связан с потребностями системы, а разработка цифровые микросхемы управления питанием должны преодолеть финансовые трудности.
В современном мире жизнь людей - это уже мгновение, и без электронного оборудования не обойтись. Микросхема управления питанием отвечает за преобразование, распределение, обнаружение и другое управление питанием электрической энергии в системе электронного оборудования. Микросхема управления питанием незаменима для электронной системы, и ее производительность напрямую влияет на производительность всей машины.
Повысить производительность
Все электронные устройства имеют источники питания, но разные системы имеют разные требования к источникам питания. Чтобы обеспечить максимальную производительность электронной системы, необходимо выбрать наиболее подходящий метод управления питанием.
Прежде всего, ядро ​​электронного оборудования - это полупроводниковый чип. Чтобы увеличить плотность схемы, размеры микросхемы всегда развивались в сторону уменьшения. Напряженность электрического поля линейно увеличивается с уменьшением расстояния. Если напряжение источника питания все еще равно исходному 5 В, Создаваемая напряженность электрического поля достаточна для разрушения чипа. Следовательно, таким образом изменились требования электронной системы к напряжению источника питания, то есть требуются другие понижающие источники питания. Чтобы поддерживать высокий КПД при понижении, обычно используются понижающие импульсные источники питания.
В то же время для многих электронных систем также требуется источник питания с более высоким напряжением, чем напряжение источника питания. Например, в оборудовании с батарейным питанием источник питания подсветки для управления жидкокристаллическими дисплеями, обычные драйверы белых светодиодов и т. Д. Все должны увеличить источник питания системы, что требует использования импульсного источника питания типа давления наддува.
Кроме того, современные электронные системы развиваются в направлении высокой скорости, высокого коэффициента усиления и высокой надежности. Небольшие помехи в источнике питания влияют на работу электронного оборудования. Для этого требуется источник питания с преимуществами с точки зрения шума и надежности. пульсации.Источник питания выполняет такую ​​обработку, как стабилизация напряжения и фильтрация, что требует использования линейного источника питания.
Вышеупомянутые различные методы управления питанием могут быть реализованы с помощью соответствующей микросхемы питания в сочетании с очень небольшим количеством периферийных компонентов. Видно, что разработка микросхем управления питанием является незаменимым средством повышения производительности всей машины. [8]
Фактор выбора
Объем управления питанием относительно широк, включая раздельное преобразование электроэнергии (в основном из постоянного тока в постоянный, то есть постоянного / постоянного тока), раздельное распределение и обнаружение электрической энергии, а также систему, которая объединяет преобразование электрической энергии и управление электрической энергией. Соответственно, классификация микросхем управления питанием также включает в себя эти аспекты, такие как микросхемы линейного источника питания, микросхемы опорного напряжения, микросхемы импульсного источника питания, микросхемы привода ЖК-дисплея, микросхемы привода светодиодов, микросхемы обнаружения напряжения, микросхемы управления зарядкой аккумулятора и так далее. Ниже кратко представлены основные типы и применения микросхем управления питанием.
Если спроектированная схема требует, чтобы источник питания имел высокий уровень шума и подавления пульсаций, а также небольшую площадь печатной платы (например, мобильные телефоны и другие портативные электронные устройства), источник питания схемы не позволяет использовать индукторы (например, мобильные устройства). телефоны), а источник питания должен иметь мгновенную калибровку и вывод.Функция самопроверки состояния требует низкого падения напряжения на регуляторе напряжения и низкого энергопотребления, низкой стоимости схемы и простого решения, поэтому линейный источник питания является наиболее подходящим выбором. . Этот источник питания включает в себя следующие технологии: точный источник опорного напряжения, высокопроизводительный малошумящий операционный усилитель, стабилизатор с малым падением напряжения и низкий ток покоя.
В таких случаях, как источник питания с низким энергопотреблением, отрицательный источник питания операционного усилителя, привод ЖК-дисплея / светодиода и т. Д., Часто используются микросхемы импульсного источника питания на основе конденсаторов, которые обычно называют подкачкой заряда (Charge Pump). Существует множество микросхем, основанных на принципе работы нагнетательного насоса, например AAT3113. Это микросхема драйвера белого светодиода, состоящая из малошумящего преобразователя постоянного / постоянного тока с подкачкой заряда с постоянной частотой. AAT3113 использует дробное (1,5-кратное) преобразование для повышения эффективности. Устройство управляет 4 светодиодами параллельно. Диапазон входного напряжения составляет 2,7 В ～ 5,5 В, что может обеспечить ток около 20 мА для каждого выхода. Устройство также имеет функцию системы терморегулирования для защиты любых коротких замыканий, возникающих на выходных контактах. Встроенная схема плавного пуска предотвращает выброс тока во время запуска. AAT3113 использует простой последовательный интерфейс управления для включения, выключения и 32-уровневого логарифмического управления яркостью чипа.
Чипы постоянного / постоянного тока на основе индуктивности имеют самый широкий спектр применений: карманные компьютеры, камеры, запасные батареи, портативные инструменты, микрофоны, управление скоростью двигателя, смещение дисплея и регуляторы цвета. Основные технологии включают в себя: анализ стабильности контура режима тока структуры BOOST, анализ стабильности контура режима напряжения структуры BUCK, анализ стабильности контура режима тока структуры BUCK, функции защиты от перегрузки по току, перегрева, перенапряжения и плавного пуска, синхронизация Технология выпрямления анализ, анализ технологии эталонного напряжения.
Помимо основных микросхем преобразования мощности, микросхемы управления питанием также включают в себя микросхемы управления мощностью с целью рационального использования энергии. Такие как интеллектуальная микросхема быстрой зарядки NiH батареи, микросхема управления зарядкой и разрядкой литий-ионной батареи, перенапряжение литий-ионной батареи, перегрузка по току, перегрев, микросхема защиты от короткого замыкания; микросхема для управления переключением между линейным источником питания и резервной батареей, микросхема управления питанием USB; зарядка насос, несколько источников питания LDO, управление последовательностью включения, несколько защит, сложная микросхема питания для управления зарядкой и разрядкой аккумулятора и т. д.
Особенно в бытовой электронике. Например, портативные DVD-диски, мобильные телефоны, цифровые камеры и т. Д. Могут обеспечивать сложные многоканальные источники питания с почти одним или двумя микросхемами управления питанием, чтобы максимизировать производительность системы.
Связанные преимущества
Чем больше функций и характеристик электронного оборудования, тем сложнее его структура, технология и система.Чем сложнее традиционным аналоговым ИС управления питанием удовлетворить общие требования к управлению питанием системы, и тем они дороже. Ядро цифрового контроллера в основном состоит из трех специальных модулей: сглаживающего фильтра, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и цифрового широтно-импульсного модулятора (DPWM). Для достижения тех же показателей производительности, что и у аналоговой архитектуры управления, необходимо иметь высокое разрешение, высокоскоростной линейный АЦП и высокоскоростную схему ШИМ с высоким разрешением. Разрешающая способность АЦП должна соответствовать диапазону, в котором ошибка меньше допустимого изменения выходного напряжения.Чем меньше требуемых пульсаций выходного напряжения, тем выше требования к разрешающей способности АЦП. В то же время, поскольку фильтры сглаживания и конвейерные аналого-цифровые преобразователи или преобразователи SAR будут вводить задержки в петле, нам срочно нужны аналого-цифровые преобразователи с высокой частотой дискретизации. Аналоговым контроллерам присущи ограничения на возможную ширину импульса, которая может быть сгенерирована, в то время как DPWM может генерировать дискретные и ограниченные наборы ширины PWM. С точки зрения выхода в установившемся режиме возможен только один набор дискретных выходных напряжений. Поскольку DPWM является частью контура обратной связи, разрешение DPWM должно быть достаточно высоким, чтобы на выходе не отображалось общеизвестное значение предельного цикла. Минимальное количество цифр, необходимое для того, чтобы не отображать какое-либо предельное значение, зависит от топологии, выходного напряжения и разрешения АЦП. В то же время стабильность контура системы регулируется ПИ- или ПИД-регулятором.
Будущий тренд
В будущем у микросхем управления питанием широкие перспективы. Благодаря развитию новых процессов, технологий упаковки и проектирования схем появится больше выдающихся устройств, которые могут увеличить плотность мощности, продлить срок службы батарей, уменьшить электромагнитные помехи, повысить мощность и целостность сигнала, а также повысить безопасность системы. Помогите инженерам по всему миру достичь инновации.