【電源芯片選型】如何正確選擇電源芯片 電源管理芯片的選擇因素

如何正確選擇電源芯片

在電路設(shè)計(jì)時(shí)，常用的電源器件無外乎兩種，DC/DC和LDO。

1、LDO是一種低壓差線性穩(wěn)壓器，或者叫低壓降器件，說明它一般用于需要降壓的場(chǎng)合，具有成本低，噪音低，靜態(tài)電流小等優(yōu)點(diǎn)。它需要的外接元件也很少，通常只需要一兩個(gè)旁路電容。

LDO線性穩(wěn)壓器的性能之所以能夠達(dá)到這個(gè)水平，主要原因在于其中的調(diào)整管是用P溝道MOSFET。P溝道MOSFET是電壓驅(qū)動(dòng)的，不需要電流，所以大大降低了器件本身消耗的電流。另外，P溝道MOSFET上的電壓降大致等于輸出電流與導(dǎo)通電阻的乘積。由于MOSFET的導(dǎo)通電阻很小，因而它上面的電壓降非常低。

2、DC/DC的意思是直流變（到）直流（不同直流電源值的轉(zhuǎn)換），只要符合這個(gè)定義都可以叫DC/DC轉(zhuǎn)換器，包括LDO。但是一般的說法是把直流變（到）直流由開關(guān)方式實(shí)現(xiàn)的器件叫DC/DC。

DC/DC包括升壓、降壓、升/降壓和反相等電路。DC/DC轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)是效率高、可以輸出大電流、靜態(tài)電流小。隨著集成度的提高，許多新型DC/DC轉(zhuǎn)換器僅需要幾只外接電感器和濾波電容器。但是，這類電源控制器的輸出脈動(dòng)和開關(guān)噪音較大、成本相對(duì)較高。

電源芯片如何選型

如果輸入電壓和輸出電壓很接近，最好是選用LDO穩(wěn)壓器，可達(dá)到很高的效率，最重要的是成本低。有同行牛人作的總結(jié)了適用LDO的應(yīng)用場(chǎng)合：

比如需要高要求的電源噪聲抑制和紋波抑制的產(chǎn)品，

比如PCB板面積小，如手機(jī)等手持電子產(chǎn)品，

比如電路電源不允許使用電感器，如手機(jī)等產(chǎn)品，

比如電源需要具有瞬時(shí)校準(zhǔn)和輸出狀態(tài)自檢功能，

比如要求穩(wěn)壓器低壓降，自身功耗低的產(chǎn)品，

比如要求線路成本低和方案簡(jiǎn)單的產(chǎn)品。

如果輸入電壓和輸出電壓相差較大，或者壓降較大，就要考慮用開關(guān)型的DC/DC了，因?yàn)長(zhǎng)DO的輸入電流基本上是等于輸出電流的，如果壓降太大，耗在LDO上能量太大，效率不高，所以DC/DC很合適。DC/DC雖然效率高，可以輸出大電流，但同時(shí)輸出干擾較大，體積也相對(duì)較大，成本稍高。

總結(jié)下，升壓時(shí)一定要選DC/DC，而降壓，是選擇DC/DC還是LDO，要在成本，效率，噪聲和性能上比較再做分析。

電源管理芯片的選擇因素

電源管理的范疇比較廣，既包括單獨(dú)的電能變換(主要是直流到直流，即DC/DC)，單獨(dú)的電能分配和檢測(cè)，也包括電能變換和電能管理相結(jié)合的系統(tǒng)。相應(yīng)的，電源管理芯片的分類也包括這些方面，比如線性電源芯片、電壓基準(zhǔn)芯片、開關(guān)電源芯片、LCD驅(qū)動(dòng)芯片、LED驅(qū)動(dòng)芯片、電壓檢測(cè)芯片、電池充電管理芯片等。下面簡(jiǎn)要介紹一下電源管理芯片的主要類型和應(yīng)用情況。

如果所設(shè)計(jì)的電路要求電源有高的噪音和紋波抑制，要求占用PCB板面積小(如手機(jī)等手持電子產(chǎn)品)，電路電源不允許使用電感器(如手機(jī))，電源需要具有瞬時(shí)校準(zhǔn)和輸出狀態(tài)自檢功能，要求穩(wěn)壓器壓降及自身功耗低,線路成本低且方案簡(jiǎn)單，那么線性電源是最恰當(dāng)?shù)倪x擇。這種電源包括如下的技術(shù)：精密的電壓基準(zhǔn)，高性能、低噪音的運(yùn)放，低壓降調(diào)整管，低靜態(tài)電流。

在小功率供電、運(yùn)放負(fù)電源、LCD/LED驅(qū)動(dòng)等場(chǎng)合，常應(yīng)用基于電容的開關(guān)電源芯片，也就是通常所說的電荷泵(Charge Pump)?；陔姾杀霉ぷ髟淼男酒a(chǎn)品很多，比如AAT3113。這是一種由低噪聲、恒定頻率的電荷泵DC/DC轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的白光LED驅(qū)動(dòng)芯片。AAT3113采用分?jǐn)?shù)倍(1.5×)轉(zhuǎn)換以提高效率。該器件采用并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)4路LED。輸入電壓范圍為2.7V～5.5V，可為每路輸出提供約20mA的電流。該器件還具備熱管理系統(tǒng)特性，以保護(hù)任何輸出引腳所出現(xiàn)的短路。其嵌入的軟啟動(dòng)電路可防止啟動(dòng)時(shí)的電流過沖。AAT3113利用簡(jiǎn)單串行控制接口對(duì)芯片進(jìn)行使能、關(guān)斷和32級(jí)對(duì)數(shù)刻度亮度控制。

而基于電感的DC/DC芯片的應(yīng)用范圍最廣泛，應(yīng)用包括掌上電腦、相機(jī)、備用電池、便攜式儀器、微型電話、電動(dòng)機(jī)速度控制、顯示偏置和顏色調(diào)整器等。主要的技術(shù)包括：BOOST結(jié)構(gòu)電流模式環(huán)路穩(wěn)定性分析，BUCK結(jié)構(gòu)電壓模式環(huán)路穩(wěn)定性分析，BUCK結(jié)構(gòu)電流模式環(huán)路穩(wěn)定性分析，過流、過溫、過壓和軟啟動(dòng)保護(hù)功能，同步整流技術(shù)分析，基準(zhǔn)電壓技術(shù)分析。

除了基本的電源變換芯片，電源管理芯片還包括以合理利用電源為目的的電源控制類芯片。如NiH電池智能快速充電芯片，鋰離子電池充電、放電管理芯片，鋰離子電池過壓、過流、過溫、短路保護(hù)芯片；在線路供電和備用電池之間進(jìn)行切換管理的芯片，USB電源管理芯片；電荷泵，多路LDO供電，加電時(shí)序控制，多種保護(hù)，電池充放電管理的復(fù)雜電源芯片等。

特別是在消費(fèi)類電子方面。比如便攜式DVD、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等，幾乎用1塊-2塊電源管理芯片就能夠提供復(fù)雜的多路電源，使系統(tǒng)的性能發(fā)揮到最佳。