十大電源管理IC介紹

最新一代的電子電路提供了越來越多的功能，這些功能是通過使用分立和高密度可編程器件獲得的。這些組件的不同電源要求給設(shè)計(jì)人員帶來了非常苛刻的挑戰(zhàn)。事實(shí)上，如今需要 10 個(gè)或更多不同電源軌的應(yīng)用并不罕見。電源管理 IC (PMIC) 讓您能夠有效且高效地解決多個(gè)電源的問題，簡化項(xiàng)目并縮短應(yīng)用程序的上市時(shí)間。

與傳統(tǒng)的分立元件解決方案相比，PMIC 能夠使用單個(gè)芯片同時(shí)處理多條電源線，大大減少了元件數(shù)量和印刷電路板 (PCB) 空間。除了減少電路占位面積外，PMIC 還通過集成先進(jìn)的保護(hù)、熱管理和抗噪聲特性來提高產(chǎn)品可靠性和效率。通常集成到 PMIC 中的功能包括電壓轉(zhuǎn)換器和穩(wěn)壓器、電池充電電路、LED 驅(qū)動(dòng)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘 (RTC)、排序、監(jiān)控和電源控制電路。

在本文中，我們將探討市場(chǎng)上 10 款最佳 PMIC，這些 PMIC 適用于消費(fèi)電子、可穿戴設(shè)備、工業(yè)傳感器和執(zhí)行器、物聯(lián)網(wǎng)和汽車等應(yīng)用。

英飛凌科技 OPTIREG

英飛凌的 OPTIREG 系列 PMIC 為安全、動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、ADAS、車身和汽車安全等關(guān)鍵汽車應(yīng)用提供多個(gè)電源軌。OPTIREG PMIC 提供安全、高效和可靠的電壓調(diào)節(jié)，這要?dú)w功于預(yù)調(diào)節(jié)和后調(diào)節(jié)電路、DC/DC 轉(zhuǎn)換器、線性穩(wěn)壓器和跟蹤的存在。額外的監(jiān)控和監(jiān)督功能使您能夠滿足汽車應(yīng)用所需的安全要求。

TLF35584QVHS2的框圖如圖 1所示，可為安全相關(guān)應(yīng)用提供八個(gè)輸出電壓（3.3 V、5 V 和 5.8 V）。它包括一個(gè)用于通信電源的 5V 低壓降后置穩(wěn)壓器、一個(gè)用于微控制器 (MCU) 電源的 5V/3.3V 低壓降后置穩(wěn)壓器，以及一個(gè)用于模數(shù)轉(zhuǎn)換的 5V 電壓基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 并用于跟蹤兩個(gè)獨(dú)立的傳感器電源。TLF35584 采用適用于自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)的 0 級(jí)耐熱增強(qiáng)型 VQFN-48 封裝，支持 ASIL-D 功能安全特性，例如 UV/OV 監(jiān)控、看門狗、錯(cuò)誤監(jiān)控、帶兩個(gè)輸出的安全狀態(tài)控制器、和 BIST。

圖 1：TLF35584QVHS2 框圖（來源：英飛凌科技）

北歐半導(dǎo)體 nPM1100

Nordic Semiconductor 以其低功耗短距離無線芯片而聞名，在低功耗設(shè)備的設(shè)計(jì)方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。它的第一個(gè) PMIC，nPM1100，包括一個(gè)高效的雙模式可配置降壓穩(wěn)壓器和一個(gè)集成電池充電器。它可以用作 Nordic 的 nRF52 和 nRF53 SoC 的補(bǔ)充組件，也可以用作任何其他應(yīng)用的獨(dú)立 PMIC。

集成電池充電器支持具有不同電池化學(xué)成分的鋰離子和鋰聚合物電池。三種充電模式可供選擇（自動(dòng)涓流、恒流和恒壓）并包括電池?zé)岜Ｗo(hù)。PMIC 允許通過具有自動(dòng)端口檢測(cè)功能的 USB 為電池充電。如圖 2所示，PMIC 具有僅 27 mm 2的小尺寸（包括無源元件），而電源轉(zhuǎn)換效率可高達(dá) 92%。由于其極其緊湊的尺寸，它是可穿戴設(shè)備、連接醫(yī)療設(shè)備和其他尺寸受限應(yīng)用的正確解決方案。

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圖 2：Nordic nPM1100（來源：Nordic Semiconductor）

微芯科技 MIC7401

Microchip Technology Inc.的MIC7401是一款可配置的 PMIC，集成了 5 個(gè)高達(dá) 3 A 的獨(dú)立同步降壓穩(wěn)壓器、一個(gè)獨(dú)立的非同步升壓穩(wěn)壓器 (200 mA)、一個(gè)高速 I 2 C 接口和一個(gè)用于存儲(chǔ)的 E 2 PROM調(diào)節(jié)器和排序參數(shù)。

該設(shè)備（圖 3）可以在兩種模式下運(yùn)行：正常模式和待機(jī)模式。在正常模式下，可以對(duì)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行編程以支持不同的功能，例如啟動(dòng)排序、軟啟動(dòng)斜坡、輸出電壓電平、限流電平和每個(gè)通道的輸出放電。在待機(jī)模式下，器件進(jìn)入低功耗模式，具有極低的靜態(tài)電流 (200 μA)，所有穩(wěn)壓器均開啟。1 mA 時(shí)的典型效率為 85%，而峰值降壓效率可高達(dá) 93%。

MIC7401 是一款多輸出設(shè)備，提供軟件可配置軟啟動(dòng)、排序和數(shù)字電壓控制等功能，適用于固態(tài)驅(qū)動(dòng)器、銷售點(diǎn)、服務(wù)器、3D 眼鏡、信息娛樂和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等應(yīng)用。

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圖 3：Microchip MIC7401（來源：Microchip Technology）

模擬器件 ADP5320

Analog Devices, Inc. 提供廣泛的 PMIC 產(chǎn)品組合，在收購 Maxim Integrated 后進(jìn)一步豐富。ADP5320旨在滿足電池供電解決方案的要求，例如可穿戴設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和一次性傳感器設(shè)備。如圖4中的功能框圖所示，PMIC 包括九個(gè)數(shù)字可調(diào)穩(wěn)壓器（降壓-升壓、降壓和低壓降）、一個(gè)電量計(jì)、一個(gè) 12 位 ADC、2 kB OTP 存儲(chǔ)器和抗假冒邏輯，全部集成在一個(gè)緊湊的 42 球、2.880 × 2.980-mm WLCSP 封裝中。

ADP5320 采用 1.8V 至 5.5V 輸入電源電壓工作，支持多種類型的電池以及其他類型的直流電源。除了電量計(jì)（集成了一個(gè)精密的 16 位庫倫計(jì)數(shù)器）和用于監(jiān)控結(jié)溫、電池和輸出電壓的 12 位 ADC 之外，PMIC 還包括一個(gè)可編程排序引擎和系統(tǒng)故障恢復(fù)。

圖 4：ADP5320 框圖（來源：Analog Devices Inc.）

恩智浦半導(dǎo)體 PCA9420

NXP 的PCA9420PMIC 旨在為低功耗 MCU 應(yīng)用提供多個(gè)電源軌，包括一個(gè) 315mA 線性電池充電器、I 2 C 可編程恒流和恒壓值，以及輸入過壓、過流、和熱保護(hù)。如圖 5所示，該器件集成了兩個(gè)具有 I 2 C 可編程輸出電壓的降壓轉(zhuǎn)換器和兩個(gè)低壓差 (LDO) 穩(wěn)壓器，可為系統(tǒng)提供不同的電壓軌。該芯片采用 2.09 × 2.09-mm、5 × 5 凸塊、0.4-mm 間距 WLCSP 封裝和 3 × 3-mm、24 引腳 QFN 封裝。

圖 5：PCA9420 框圖（來源：NXP Semiconductors）

瑞薩電子 DA9068

DA9068（圖 6）由 Dialog Semiconductor 開發(fā)，后來被 Renesas Electronics Corp. 收購，是一款旨在為系統(tǒng)提供多核 CPU、I/O、DDR 內(nèi)存和外圍設(shè)備的器件。PMIC 具有高效的雙相、單相和射頻降壓轉(zhuǎn)換器，可對(duì)其進(jìn)行配置以滿足大多數(shù)應(yīng)用的啟動(dòng)順序以及電壓和時(shí)序要求。動(dòng)態(tài)電壓控制允許根據(jù)系統(tǒng)的工作點(diǎn)動(dòng)態(tài)控制電源電壓?？刂瓶梢酝ㄟ^ I 2激活C 接口或通過通用 I/O 引腳 (GPIO)。器件中包含 RTC、通用 12 位 ADC 和 GPIO 等附加模塊，以支持電池電壓監(jiān)控和器件過熱保護(hù)等功能。

圖 6：DA9068 框圖（來源：瑞薩電子公司）

意法半導(dǎo)體STMP30

STMicroelectronicsSTMP30是一款專門設(shè)計(jì)用于為電池供電的便攜式設(shè)備上的 AMOLED 顯示器供電的設(shè)備。三個(gè)集成 DC/DC 轉(zhuǎn)換器提供 AMOLED 顯示面板所需的所有電源軌，輸出電壓可通過外部引腳上的單線協(xié)議進(jìn)行編程。第一個(gè)轉(zhuǎn)換器具有升壓拓?fù)?，允許您在 4.6 V 和 5.0 V 之間以 100 mV 的增量調(diào)整輸出電壓，從而優(yōu)化任何工作條件下的顯示亮度。STMP30 具有高系統(tǒng)效率以延長電池壽命，具有低靜態(tài)電流，并集成了具有受控浪涌電流限制的軟啟動(dòng)、熱關(guān)斷和短路保護(hù)等功能。

德州儀器 TPS650330-Q1

Texas Instruments Inc.的TPS650330-Q1是一款高度集成的 PMIC，適用于汽車攝像頭模塊應(yīng)用。該器件符合 AEC-Q100 1 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（圖 7），包括三個(gè)降壓降壓轉(zhuǎn)換器和一個(gè) LDO 穩(wěn)壓器。BUCK1 轉(zhuǎn)換器接受高達(dá) 18.3 V 的輸入電壓，用于連接同軸電纜供電攝像頭模塊。LDO 和轉(zhuǎn)換器（在固定頻率 PWM 模式下運(yùn)行）都具有獨(dú)立的電壓輸入，從而在設(shè)計(jì)和排序方面提供最大的靈活性。TPS650330-Q1 采用 24 引腳 VQFN 封裝 (4 × 4 mm)。

圖 7：TPS650330-Q1 應(yīng)用電路（來源：德州儀器）

羅姆半導(dǎo)體 BD71850MWV

這個(gè)BD71850MWVRohm Semiconductor 的 PMIC 旨在提供 NXP i.MX 8M Nano 處理器和系統(tǒng)外圍設(shè)備所需的所有電源軌。該器件包括一個(gè)與 i.MX 8M Nano 處理器支持的電源模式兼容的定序器、六個(gè)降壓轉(zhuǎn)換器、六個(gè) LDO 和控制邏輯，以便為所需的 DDR 存儲(chǔ)器供電。降壓轉(zhuǎn)換器的目標(biāo)效率范圍為 83% 至 95%，可接受 2.7 V 至 5.5 V 的寬輸入電壓范圍，支持從電池到 USB 的不同電源。BD71850MWV 是一款可編程 PMIC，適用于為單核、雙核和四核 SoC 供電。該器件針對(duì)占用空間更小的解決方案進(jìn)行了優(yōu)化，與同等分立配置相比，您可以將部件數(shù)量和 PCB 安裝面積減少 42%。

模擬器件 MAX77655

Maxim Integrated的MAX77655器件現(xiàn)已成為 ADI 的一部分，它是一款低靜態(tài)電流、單輸入、多輸出 PMIC，具有四個(gè)輸出，可提供高達(dá) 700 mA 的總輸出電流。MAX77655為低功耗和小尺寸應(yīng)用提供完整、高效的電源解決方案。如簡化框圖（圖 8）所示，該器件提供四個(gè)可編程降壓-升壓開關(guān)穩(wěn)壓器輸出，只需要一個(gè)電感器。它可以由單個(gè)鋰離子電池供電，在小于 40 mm 2的緊湊封裝中提供總輸出電流為 700 mA（3.7 V IN， 1.8 V OUT ） 。啟動(dòng)序列可以通過集成定序器進(jìn)行控制，而 I 2C 接口允許您動(dòng)態(tài)配置和監(jiān)控 PMIC。

審核編輯：湯梓紅