电源IC是什么？电源IC基础知识

电源IC是什么？

电源ic是指开关电源的脉宽控制集成，电源靠它来调整输出电压电流的稳定。

电源IC分类

随着电子技术的发展, 尤其是目前便携式产品流行和节能环保的提倡, 电源IC发挥的作用越来越大。几年前, 电源IC还仅仅是集成稳压器件和DC/DC转换器, 但现在电源IC涵盖很多内容,包括DC/DC、LDO（低压差线形稳压器）、电池充放电管理、PWM控制器、Reset、PFC（功率因数校正）、节能控制、功率MOSFET等等。

电源IC现在的发展趋势已经不局限于单一功能，而是将各种功能整合在一起，所以电源IC目前更多的被称为电源管理IC，或电源管理单元（PMU）。

电源IC重要性

目前我们最常提到的是电子产品的数字化, 比如一台电脑主板, 最主要的是CPU, 其次是逻辑存储器, 这些都是数字化器件, 但对自然环境的检视,如对声音信号、对影像信号的拾取, 就要依靠模拟器件。将信号输出给人类感知, 同样离不开模拟技术,比如将声音放大输出, 图像显示等。就是目前最先进的LCD显示, 虽然是用数字技术实现, 但为了达到更佳显示效果改用LED背光, 对LED背光的控制实际又回到模拟方式。另外对交流电源的转换利用,对电池的电压变换和充放电也是模拟技术应用的重要方面。目前IC制造已经进入65纳米时代, 逻辑IC普遍落后一个世代, 不同数字器件有不同的制程, 所以需要不同的供电电压, 因此更需要电源管理这一模拟技术。所以说随着数字技术的发展, 模拟技术分布于数字技术周边, 与数字技术密不可分。数字技术与模拟技术比较如下.

在整个模拟IC中, 电源管理IC又扮演着非常重要的角色。除了省电、低耗电的可携式产品日趋普及, 新兴替代能源, 如太阳能、生物能源等节能环保等, 包括面板驱动IC、LDO、白光背光源LED驱动IC、充电装置CMOS Sensor或是等已成为模拟IC业者开始投入的领域, 如何通过更低耗电的设计以减少电力的消耗, 及更轻薄短小和更低价钱已成为厂商努力的方向。电源IC可以说是单价不高, 但责任重大。

2007年全球IC产值约在2200亿美元, 模拟约占400亿美元, 其中电源IC占模拟IC的19%。2008年全球IC的增长率约为8%, 模拟IC的增长率约为13.5%, 高于IC平均增长率, 而电源IC增长率达到20%, 又高于模拟IC增长率, 可见电源管理IC的最佳配角的重要性。

电源IC选择指南

选择电源IC不仅仅要考虑满足电路性能的要求及可靠性，还要考虑它的体积、重量、延长电池寿命及成本等问题。这里给出一些选择基本原则，供参考。

1、优先考虑升压式DC/DC变换器

采用升压式DC/DC变换器不仅效率高并且可减少电池数（减小整个电源体积及重量）。例如MAX1674/1675高效率、低功耗升压式DC/DC变换器IC，其静态电流仅16μA，在输出200mA时效率可达94%，在关闭电源时耗电仅0.1μA，并可选择电流限制来降低纹波电压。

2、采用LDO的最佳条件

当要求输出电压中纹波、噪声特别小的场合，输入输出电压差不大，输出电流不大于100mA时采用微功耗、低压差（LDO）线性稳压器是最合适的。例如，采用3节镍镉、镍氢电池或采用1节锂离子电池，输出3.0～3.3V电压，工作电流小于100mA时，电池寿命较长，并且有较高的效率。例如采用超微功耗线性稳压器BAW03A～06A，其静态电流仅1.1μA，输出电压有1.2、1.3、1.4、1.5、1.7、1.8、2、2.1、2.3、2.5、2.7、.28、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、4.0、4.2、4.3、4.5、5.0、5.8、6.0V，可供用户选择，输出电流30mA～50mA。MAX8867/8868输出噪声为30μVrms。而另一种低功耗、低压差LDO器件GMT7250，其静态电流180μA，输出100mA时压差小于85mV。该器件温度稳定性好，典型值为31ppm/℃，并且有电源工作状态信号输出及关闭电源控制。该器件有固定电压输出：3.3V、4.85V、5.0V三种，并且可外接两电阻来设定输出电压，输出电压范围为1.2～9.75V，输出电流可达250mA，适合大多数便携式产品应用。

3、需负电源时尽量采用电荷泵

便携式仪器中往往需要负电源，由于所需电流不大，采用电荷泵IC组成电压反转电路最为简单，若要求噪声小或要求输出稳压时，可采用带LDO线性稳压器的电荷泵IC。例如，MAX1680/1681，输出电流可达125mA，采用1MHz开关频率，仅需外接两个1μF小电容，输出阻抗3.5Ω，有关闭电源控制（关闭时耗电仅1μA），并可组成倍压电路。另一种带稳压输出的电荷泵IC MAX868，它输出可调（0～-2×VIN），外接两个0.1μF电容，消耗35μA电源电流，可输出30mA稳压的电流，有关闭电源控制功能（关闭时耗电仅0.1μA），小尺寸μMAX封装。

4、不要追求高精度、功能全的最新器件

电源IC的精度一般为±2%～±4%，精度高的可达±0.5%～±1%，要根据电路的要求选择合适的精度，这样可降低生产成本。功能较全的器件价格较高，所以无需关闭电源功能的或产品中无微处理器（μP）或微控制器（μC）的则无需选择带关闭电源功能或输出电源工作状态信号的器件，这样不仅可降低成本，并且尺寸更小。

5、不要“大马拉小车”

电源IC最主要的三个参数是，输入电压VIN、输出电压Vo及最大输出电流Iomax。根据产品的工作电流来选择：较合适的是工作电流最大值为电源IC最大输出电流Iomax的70～90%。例如最大输出电流Iomax为1A的升压式DC/DC变换器IC可用于工作电流700～900mA的场合，而工作于20～30mA时，其效率则较低。如果产品有轻负载或重负载时，最好选择PFM/PWM自动转换升压式DC/DC变换器，这不仅在轻负载时采用PFM方式耗电较小，正常负载时为PWM方式，而且效率也高。这种电源IC有TC120、MAX1205/1706等。

6、输出电流大时应采用降压式DC/DC变换器

便携式电子产品大部分工作电流在300mA以下，并且大部分采用5#镍镉、镍氢电池，若采用1～2节电池，升压到3.3V或5V并要求输出500mA以上电流时，电池寿命不长或两次充电间隔时间太短，使用不便。这时采用降压式DC/DC变换器，其效率与升压式差不多，但电池的寿命或充电间隔时间要长得多。

注意事项：

DC/DC变换器中L、C、D的选择

电感L、输出电容C及续流二极管或隔离二极管D的选择十分重要。电感L要满足在开关电流峰值时不饱和（开关峰值电流要大于输出电流3～4倍），并且要选择合适的磁芯以满足开关频率的要求及选择直流电阻小的以减少损耗。电容应选择等效串联电阻小的电解电容（LOW ESR），这可降低输出纹波电压，采用三洋公司的有机半导体铝固体电解电容（一般为几十～几百毫欧）有较好效果。二极管必须采用肖特基二极管，并且要以满足大于峰值电流为要求。