國(guó)產(chǎn)電源芯片廠商面臨4大難題

電源在生活中無(wú)處不在，電源就是將其他形式轉(zhuǎn)化成電能的一種特定裝置，其中開(kāi)關(guān)電源是最普通常見(jiàn)的一種，開(kāi)關(guān)電源芯的應(yīng)用使得開(kāi)關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用幾乎所有的電子設(shè)備，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式，那么在開(kāi)關(guān)電源中開(kāi)關(guān)電源芯片的作用又是什么呢，

開(kāi)關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制開(kāi)關(guān)電源芯片（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。開(kāi)關(guān)電源芯片是指開(kāi)關(guān)電源的脈寬控制集成電源靠它來(lái)調(diào)整輸出電壓電流的穩(wěn)定。開(kāi)關(guān)電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類，DC/DC變換器現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)模塊化，且設(shè)計(jì)技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國(guó)內(nèi)外均已成熟和標(biāo)準(zhǔn)化，并已得到用戶的認(rèn)可，但AC/DC的模塊化，因其自身的特性使得在模塊化的進(jìn)程中，遇到較為復(fù)雜的技術(shù)和工藝制造問(wèn)題。

開(kāi)關(guān)電源芯片就是利用電子開(kāi)關(guān)器件如晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管、可控硅閘流管等，通過(guò)控制電路，使電子開(kāi)關(guān)器件不停地“接通”和“關(guān)斷”，讓電子開(kāi)關(guān)器件對(duì)輸入電壓進(jìn)行脈沖調(diào)制，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源芯片，從而實(shí)現(xiàn)DC/AC、DC/DC電壓變換，以及輸出電壓可調(diào)和自動(dòng)穩(wěn)壓。

在日常電源芯片設(shè)計(jì)中選擇開(kāi)關(guān)電源芯片不但要考慮滿足電路性能的要求及可靠性，還會(huì)考慮它的體積、重量、延長(zhǎng)電池壽命及成本等問(wèn)題，目前開(kāi)關(guān)電源芯片的控制技術(shù)主要有脈沖寬度調(diào)制(PWM)；脈沖頻率調(diào)制(PFM)；脈沖寬度頻率調(diào)制(PWM-PFM)這三種，下面讓跟隨驪微電子小編一起來(lái)看下他們的原理和優(yōu)缺點(diǎn)分析。

脈沖寬度調(diào)制(PWM)：脈寬調(diào)制PWM是開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源中的術(shù)語(yǔ)。這是按穩(wěn)壓的控制方式分類的，除了PWM型，還有PFM型和PWM、PFM混合型。脈寬寬度調(diào)制式（PWM）開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路是在控制電路輸出頻率不變的情況下，通過(guò)電壓反饋調(diào)整其占空比，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。

脈沖頻率調(diào)制(PFM)：一種脈沖調(diào)制技術(shù)，調(diào)制信號(hào)的頻率隨輸入信號(hào)幅值而變化，其占空比不變。由于調(diào)制信號(hào)通常為頻率變化的方波信號(hào)，因此，PFM也叫做方波FM。

PWM是頻率的寬和窄的變化,PFM是頻率的有和無(wú)的變化, PWM是利用波脈沖寬度控制輸出,PFM是利用脈沖的有無(wú)控制輸出，其中PWM是目前應(yīng)用在開(kāi)關(guān)電源中最為廣泛的一種控制方式，它的特點(diǎn)是噪音低、滿負(fù)載時(shí)效率高且能工作在連續(xù)導(dǎo)電模式，現(xiàn)在市場(chǎng)上有多款性能好、價(jià)格低的PWM集成芯片；PFM具有靜態(tài)功耗小的優(yōu)點(diǎn)，但它沒(méi)有限流的功能也不能工作于連續(xù)導(dǎo)電方式。

與PWM相比，PFM的輸出電流小，但是因PFM控制的DC/DC變換器在達(dá)到設(shè)定電壓以上時(shí)就會(huì)停止動(dòng)作，所以消耗的電流就會(huì)變得很小。因此，消耗電流的減少可改進(jìn)低負(fù)荷時(shí)的效率。PWM在低負(fù)荷時(shí)雖然效率較遜色，但是因其紋波電壓小，且開(kāi)關(guān)頻率固定，所以噪聲濾波器設(shè)計(jì)比較容易，消除噪聲也較簡(jiǎn)單。

若需同時(shí)具備PFM與PWM的優(yōu)點(diǎn)的話，可選擇PWM/PFM切換控制式DC/DC變換器。此功能是在重負(fù)荷時(shí)由PWM控制，低負(fù)荷時(shí)自動(dòng)切換到PFM控制，即在一款產(chǎn)品中同時(shí)具備PWM的優(yōu)點(diǎn)與PFM的優(yōu)點(diǎn)。在備有待機(jī)模式的系統(tǒng)中，采用PFM/PWM切換控制的產(chǎn)品能得到較高效率。

就DC-DC變換器而言目前業(yè)界PFM只有Single Phase，且以Ripple Mode的模式來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于每個(gè)工程師接觸的領(lǐng)域不一樣，可能有的領(lǐng)域是用PFM比較多，有的是用PWM比較多，但從整個(gè)電源行業(yè)來(lái)說(shuō)，目前還是PWM用的多。

PFM相比較PWM主要優(yōu)點(diǎn)在于效率

1、對(duì)于外圍電路一樣的PFM和PWM而言,其峰值效率PFM與PWM相當(dāng),但在峰值效率以前,PFM的效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于PWM的效率,這是PFM的主要優(yōu)勢(shì).

2、PWM由于誤差放大器的影響，回路增益及響應(yīng)速度受到限制，PFM具有較快的響應(yīng)速度PFM相比較PWM主要缺點(diǎn)在于濾波困難濾波困難(諧波頻譜太寬。

3、峰值效率以前,PFM的頻率低于PWM的頻率,會(huì)造成輸出紋波比PWM偏大。

4、PFM控制相比PWM控制IC價(jià)格要貴。

PFM之所以應(yīng)用沒(méi)有PWM多最主要的一個(gè)原因就是另外一個(gè)原因就是PWM的巨大優(yōu)點(diǎn)了：控制方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)容易，PFM控制方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)不太容易。

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，目前開(kāi)關(guān)電源主要以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用到幾乎所有的電子設(shè)備，驪微電子代理的開(kāi)關(guān)電源芯片主要應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、LED照明、工控設(shè)備、通訊設(shè)備、電力設(shè)備、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、半導(dǎo)體制冷制熱、空氣凈化器，電子冰箱，液晶顯示器，LED燈具，通訊設(shè)備，視聽(tīng)產(chǎn)品，安防監(jiān)控，LED燈帶，電腦機(jī)箱，數(shù)碼產(chǎn)品和儀器類等領(lǐng)域。

半導(dǎo)體是電子產(chǎn)品的核心，信息產(chǎn)業(yè)的基石，半導(dǎo)體行業(yè)因具有下游應(yīng)用廣泛、生產(chǎn)技術(shù)工序多、產(chǎn)品種類多、技術(shù)更新?lián)Q代快、投資高風(fēng)險(xiǎn)大等特點(diǎn)，產(chǎn)業(yè)鏈從集成化到垂直化分工越來(lái)越明確

目前，國(guó)內(nèi)的集成電路產(chǎn)業(yè)設(shè)計(jì)、制造、封裝三業(yè)并舉，制造可以去代工，封裝測(cè)試與國(guó)外的差距也不是很大，差距最大的地方在于設(shè)計(jì)，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)芯片設(shè)計(jì)主要還是依賴國(guó)外。

國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀：高端通用芯片自給率近乎為零，從整體來(lái)看，目前國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口芯片的構(gòu)成結(jié)構(gòu)大概是這樣：芯片國(guó)產(chǎn)化的占比非常低，低于20%，大部分都需要到國(guó)外采購(gòu)，全球大概有40多家通用、關(guān)鍵元器件領(lǐng)先芯片企業(yè)。

國(guó)產(chǎn)電源芯片廠商面臨4大難題:

1、對(duì)長(zhǎng)期研發(fā)投入的積累和高忍耐度。體現(xiàn)在微架構(gòu)設(shè)計(jì)、底層操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力缺失、通用CPU無(wú)自己的微架構(gòu)，或快速引進(jìn)和搶奪頂尖芯片設(shè)計(jì)人才。

2、實(shí)現(xiàn)重資金投入和高產(chǎn)出的正向循環(huán)。

3、短期內(nèi)性能和穩(wěn)定性上超越國(guó)外對(duì)手。

4、硬件開(kāi)發(fā)者生態(tài)的培育。Intel和MS在國(guó)內(nèi)高校多年發(fā)展課程體系、認(rèn)證體系、生態(tài)培育體系，國(guó)內(nèi)企業(yè)鮮有如此跨級(jí)戰(zhàn)略操作。

在模擬電源管理芯片層面，國(guó)產(chǎn)廠商和世界一流廠商的差距并不明顯，一方面是基于傳統(tǒng)模擬技術(shù)的電源管理產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上已沒(méi)有太大難度，另一方面國(guó)內(nèi)企業(yè)在芯片封裝和代工水平也已經(jīng)達(dá)到了一流電源管理芯片采用的水準(zhǔn)，但也正是由于技術(shù)門檻不高，國(guó)產(chǎn)模擬電源管理芯片過(guò)早的產(chǎn)能過(guò)剩，價(jià)格戰(zhàn)提前開(kāi)打，大廠心力交瘁，小廠為了生存無(wú)所不用其極，研發(fā)新技術(shù)動(dòng)力明顯不足。

隨著可穿戴產(chǎn)品、智能產(chǎn)品、中小家電等各種電器產(chǎn)品的發(fā)展需求，對(duì)電源管理IC提出了更高的要求，對(duì)于電子產(chǎn)品而言，電源是其生命力的重要保障，沒(méi)有電源，電子產(chǎn)品無(wú)法正常運(yùn)行。而高效地電源管理，則使得電子產(chǎn)品的性能更加突出，這也正是電源管理芯片的價(jià)值所在，常用電源管理芯片有AC/DC電源管理芯片。

AC-DC開(kāi)關(guān)電源管理芯片，采用原邊反饋和副邊反饋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，應(yīng)用于適配器、手機(jī)充電器等電源供電。其典型規(guī)格包含5V/1A、5V/2A，12V/1A、12V/1.5A、12V2A、19V3.4A等，滿足六級(jí)能效要求。

茂捷半導(dǎo)體是一家專業(yè)從事純模擬電路和數(shù)?；旌霞呻娐吩O(shè)計(jì)的IC設(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)電源ic芯片公司。公司資深研發(fā)團(tuán)隊(duì)將業(yè)界先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)與亞太地區(qū)的本土優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)鏈相結(jié)合，服務(wù)全球市場(chǎng)，為客戶提供高效率、低功耗、低風(fēng)險(xiǎn)、低成本、綠色化的產(chǎn)品方案和服務(wù)。助力于充電器、適配器、照明、鋰電充電、傳感器、小功率電器，等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

茂捷半導(dǎo)體主營(yíng)：國(guó)產(chǎn)AC/DC系列電源芯片、LED芯片、鋰電充電IC芯片、傳感器應(yīng)用ic芯片、音頻功放IC等IC芯片，其產(chǎn)品具備性能優(yōu)良、性價(jià)比高、兼容性好等優(yōu)勢(shì)，可優(yōu)勢(shì)兼容例如昂寶、晶豐明源、士蘭微、啟達(dá)、矽力杰、硅動(dòng)力、賽威、微盟等品牌驅(qū)動(dòng)IC芯片，且腳位PIN對(duì)PIN，大多數(shù)品牌驅(qū)動(dòng)IC兼容替換之后PCB板不需做任何的改動(dòng)，并且測(cè)試參數(shù)比較其他品牌均有優(yōu)勢(shì)，已有多數(shù)廠商批量生產(chǎn)。