用于便攜式設(shè)備的高性能電源管理 IC

能源消耗是移動技術(shù)領(lǐng)域面臨的最大挑戰(zhàn)之一。USB-C 應(yīng)該主要是一種連接選項，但它越來越受到青睞，因為它也是管理便攜式設(shè)備電源的有用手段。?

在這個不斷發(fā)展的移動生態(tài)系統(tǒng)中，設(shè)備變得越來越智能和強(qiáng)大，這意味著它們都需要更多的能量來工作。雖然制造商努力降低電池消耗，但智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備、健身手環(huán)、平板電腦和筆記本電腦的常見問題是滿負(fù)荷使用幾個小時后的高能耗，需要使用電源為電池充電. 因此，設(shè)計人員面臨的眾多挑戰(zhàn)之一是評估能量因數(shù)、估算所需能量以及設(shè)計非常高效的電源管理配置。

在無線充電系統(tǒng)的設(shè)計中，一個基本參數(shù)是為電池充電所需的充電電量。接收功率取決于無數(shù)因素，包括發(fā)射功率的電平、距離以及發(fā)射繞組和接收器之間的對準(zhǔn)，否則定義為“耦合”，最后是發(fā)射器和接收器組件的容差收件人。沒有人有時間等待電池充電：充電時間越短，用戶體驗越好。這在消費電子市場中是眾所周知的，所有主要品牌都在努力減少充電時間。

帶有 USB-C 端口的設(shè)備可快速充電，并為連接外圍設(shè)備和外部設(shè)備提供超快的傳輸速度。USB-C 還支持音頻和視頻輸出，并與 HDMI、VGA 和 DisplayPort 顯示器兼容。USB-C 有望成為所有類型設(shè)備制造商的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

但是，雖然 USB-C 為最終用戶簡化了事情，但從設(shè)計和工程的角度來看，它增加了復(fù)雜性。設(shè)計人員必須面對大量的設(shè)計和測試挑戰(zhàn)，以創(chuàng)建允許與所有其他類型兼容和可逆使用的 USB Type-C 電源連接器。USB 端口從最初主要用作數(shù)據(jù)接口發(fā)展而來，后來成為為便攜式電子設(shè)備充電的主要方式。

Silicon Mitus有四個產(chǎn)品線，分別針對移動設(shè)備和消費電子市場、LCD 和 OLED 顯示器市場以及充電配件市場。主要應(yīng)用是智能手機(jī)應(yīng)用的電源管理集成電路（PMIC），例如帶快速充電的中頻 PMIC/電池管理、完整的 USB Type-C 解決方案和無線充電器；用于智能手機(jī)、顯示器和大型電視的 LCD 和 OLED 顯示器的 PMIC 解決方案；用于增強(qiáng)型 D 類放大器、高性能音頻編解碼器和平板顯示器表面聲音的音頻產(chǎn)品；用于計算應(yīng)用和 USB Type-C 電池充電器的 PMIC 解決方案。

“迄今為止，我們已經(jīng)在這些市場上出貨了超過 35 億個 IC?！?總部位于板橋（首爾）的韓國公司 Silicon Mitus 的首席執(zhí)行官 Youm Huh 說，該公司專門從事模擬 IC 產(chǎn)品?！捌囀俏覀兣c PMIC 以及用于汽車信息娛樂和顯示模塊的音頻產(chǎn)品一起解決的另一個市場。Silicon Mitus 為最新一代汽車后視攝像頭的模塊制造商提供電源管理 IC（取代玻璃后視鏡）?！?/p>

Silicon Mitus 最近發(fā)布了 SM58IP04：一款 針對 2S/3S 和 4S 電池應(yīng)用的單芯片升降壓 USB Type-C 窄 V DC (NVDC) 充電器。由于先進(jìn)的熱管理，它在降壓或升壓模式下將電池充電至 6 A 時可實現(xiàn)高達(dá) 95% 的效率。

該公司副總裁 Gianfranco Scherini 表示：“我們對 SM58IP04 的性能非常滿意：它已迅速在計算應(yīng)用中得到采用，該產(chǎn)品在提供出色性能、PCB 解決方案尺寸小且節(jié)省成本方面非常有效。的業(yè)務(wù)發(fā)展?！霸摦a(chǎn)品結(jié)合了多節(jié)電池充電器的功能以及對 USB Type-C 和 PD 規(guī)范的全面支持。”

USB Type-C 標(biāo)準(zhǔn)滿足了市場在電力傳輸和數(shù)據(jù)速率方面的需求，但最重要的是，能夠互連的設(shè)備數(shù)量不斷增加。它是一個可逆連接器，這意味著您不需要知道連接方向。USB Type-C 標(biāo)準(zhǔn)適用于配件和外圍設(shè)備的完美連接，也適用于為筆記本電腦和其他設(shè)備供電。事實上，USB Type-C 電力傳輸 (PD) 標(biāo)準(zhǔn)支持高達(dá) 5A 和 20V 的電流，從而可以提供高達(dá) 100 瓦的功率。鑒于當(dāng)前水平，該標(biāo)準(zhǔn)需要適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)，否則可能會損壞設(shè)備。

“我們已經(jīng)證明，我們在提高降壓-升壓效率的同時積極瞄準(zhǔn)最高集成度的戰(zhàn)略是正確的?？蛻舴浅Ｐ蕾p簡單、高效的解決方案的優(yōu)勢，該解決方案集成了對 USB Type-C 電源路徑的全面支持以及電池充電器。使用 SM58IP04 后，每個 USB Type-C 端口的行為完全相同，因此，當(dāng)嘗試通過通用平臺適應(yīng)不同的外形尺寸時，它為系統(tǒng)設(shè)計提供了另一個級別的靈活性。隨著 Power Delivery 規(guī)范 3.0 的發(fā)布和大量新使用模型的發(fā)布，我們看到了 USB Type-C 的潛力，而這僅僅是個開始。

實施節(jié)能解決方案的主要障礙在于熱管理。設(shè)計中的技術(shù)進(jìn)步不斷增加保護(hù)組件免受熱量積聚的需求。對于半導(dǎo)體制造商來說，硅封裝是一個關(guān)鍵的區(qū)別因素。散熱和整體系統(tǒng)要求等規(guī)格在很大程度上取決于封裝。

“熱管理起著非常重要的作用。隨著消費者轉(zhuǎn)向更輕薄、無風(fēng)扇的筆記本電腦，挑戰(zhàn)之一是將系統(tǒng)保持在舒適的觸摸溫度和 IC 工作溫度范圍內(nèi)，“Huh 說。

當(dāng)用戶將系統(tǒng)與電源連接時，會發(fā)生一個關(guān)鍵條件：為了讓用戶在最短的時間內(nèi)為設(shè)備充電，我們需要一次將盡可能多的電量注入電池。例如，在筆記本電腦和 Chromebook 應(yīng)用中，充電器向電池提供 45 到 65 瓦的功率是很常見的。這意味著每降低一個百分點的效率損失，就會在 PCB 板的非常小的區(qū)域局部耗散超過 0.5 瓦，并產(chǎn)生熱量，從而提高局部溫度。

圖2：SM58IP04單片機(jī)電路布局

因此，硬件性能要求越來越多地解決電子設(shè)備的高能效架構(gòu)，以便它們可以支持更多配置和精確控制，以便在不久的將來保留設(shè)備的特性。

“SM58IP04 通過解決升降壓的高效率和優(yōu)化散熱的封裝技術(shù)來幫助解決這個問題，該封裝技術(shù)可最大限度地提高通過 PCB 的熱流。充電器的效率越高，設(shè)備外殼內(nèi)耗散的電量越少，通過主板散熱的效果越好，系統(tǒng)中的溫度就越低，”Huh 說。

審核編輯 黃昊宇