原标题:八种最常见的电源管理芯片
电源管理半导体从所包含的器件来说,明确强调电源管理集成电路(电源管理IC,简称电源管理芯片)的位置和作用。电源管理半导体包括两部分,即电源管理集成电路和电源管理分立式半导体器件。
电源管理集成电路包括很多种类别,大致又分成电压调整和接口电路两方面。电压凋整器包含线性低压降稳压器(即LDO),以及正、负输出系列电路,此外 不有脉宽调制(PWM)型的开关型电路等。因技术进步,集成电路芯片内数字电路的物理尺寸越来越小,因而工作电源向低电压发展,一系列新型电压调整器应运
而生。电源管理用接口电路主要有接口驱动器、马达驱动器、功率场效应晶体管(MOSFET)驱动器以及高电压/大电流的显示驱动器等等。
电源管理分立式半导体器件则包括一些传统的功率半导体器件,可将它分为两大类,一类包含整流器和晶闸管;另一类是三极管型,包含功率双极性晶体管,含有MOS结构的功率场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等。
在某种程度上来说,正是因为电源管理IC的大量发展,功率半导体才改称为电源管理半导体。也正是因为这么多的集成电路(IC)进入电源领域,人们才更多地以电源管理来称呼现阶段的电源技术。
电源管理半导体本中的主导部分是电源管理IC,大致可归纳为下述8种。
1、AC/DC调制IC。内含低电压控制电路及高压开关晶体管。
2、DC/DC调制IC。包括升压/降压调节器,以及电荷泵。
3、功率因数控制PFC预调制 IC。提供具有功率因数校正功能的电源输入电路。
4、脉冲调制或脉幅调制PWM/ PFM控制IC。为脉冲频率调制和/或脉冲宽度调制控制器,用于驱动外部开关。
5、线性调制IC(如线性低压降稳压器LDO等)。包括正向和负向调节器,以及低压降LDO调制管。
6、电池充电和管理IC。包括电池充电、保护及电量显示IC,以及可进行电池数据通讯“智能”电池 IC。
7、热插板控制IC(免除从工作系统中插入或拔除另一接口的影响)。
在这些电源管理IC中,电压调节IC是发展最快、产量最大的一部分。各种电源管理IC基本上和一些相关的应用相联系,所以针对不同应用,还可以列出更多类型的器件。
电源管理的技术趋势是高效能、低功耗、智能化。
提高效能涉及两个不同方面的内容:一方面想要保持能量转换的综合效率,同时还希望减小设备的尺寸;另一方面是保护尺寸不变,大幅度提高效能。
在交流/直流(AC/DC)变换中,低的通态电阻,符合计算机和电信应用中更加高效适配器和电源的需要。在电源电路设计方面,一般待机能耗已经降到1W以下,并可将电源效率提高至90%以上。要进一步降低现有待机能耗,则需要有新的IC制造工艺技术及在低功耗电路设计方面的突破。
我的问题是这样的,我们现在需要一款Boost芯片,输入的范围比较宽,需要比较大的输出电流。我们的应用是这样的,前端我们用的是感应变压器的感应电动势作为输入,在一定的情况下,可以看成具有一定内阻的,电动势E=UI恒定的电源,由于内阻比较小2~3欧姆,因此根据公式E=(Uo+Ur)*Ir,因此当负载较大的时候,能够实现50%的功率输出。但是负载较大的时候,电源输出的电压是比较低的;
现在后端我们需要驱动的是可能瞬间需要2A的3.8V的GSM/GPRS模块负载;
在实验中发现,采用恒定的电压源作为输入,给供电,在3.6V输入的时候,我们的模块才能工作;降低输入至3.3V以下的时候,模块没法启动;
因此做了下面的带负载实验;
电阻负载,4欧姆、5欧姆、6欧姆、8欧姆、12欧姆
带负载启动,输出跟随输入提高而提高,无法稳定输出3.8V;
不带负载启动,首先将输入调至3.6V,3.8V可以稳定输出;
加上负载,3.8V仍然很稳定;
不断降低输入电压,至2.6V时,3.8V电压瞬间跌落至2.3V。
注:(跌落之后,电流虽然有,但是比预期的小了)
不带负载启动,首先将输入调至3.6V,3.8V可以稳定输出;
加上负载,3.8V仍然很稳定;
不断降低输入电压,至2.8V时,3.8V电压瞬间跌落至2.4V。
不带负载启动,首先将输入调至3.6V,3.8V可以稳定输出;
加上负载,直接掉至2.9V;
不带负载启动,首先将输入调至3.6V,3.8V可以稳定输出;
加上负载,直接掉至3.2V;
不带负载启动,首先将输入调至3.6V,3.8V可以稳定输出;
加上负载,3.8V仍然很稳定;
不断降低输入电压,至3.5V时,3.8V电压瞬间跌落至3.3V。
升压Boost电路,带负载是无法直接启动的,电压升不上来;考虑实际情况,也不是一直有负载,所以可以将上述不带负载启动,后加负载进行试验,跟实际应用类似。上述实验可见,随着负载增大,所需要的电流增大,输入与输出的差值必须不断缩小,也就是说负载大的时候,输入必须要高,否则输出就无法稳定。
从实验中,上述情况正好与我们的实际情况相吻合,我们用的GSM/GPRS模块,在启动瞬间电流比较大,在500mA-1A左右,瞬间还有可能到达2A,所以资料上面推荐用2A的电源。由上面的实验可见,在650mA的时候,如果输入没有达到3.5V及以上,3.8V就会出现明显跌落。可以猜想,应该是这样一个过程,模块瞬间启动,电流很大,此时输入没有达到3.5V,3.8V产生明显跌落,模块没有开启成功,关闭了,3.8V又恢复正常。
根据Boost电路的原理,输出电流会随着输入电压与输出电压的差值或者比值而变化,输入与输出电压越接近,带载的能力才越强。但是这款芯片输出电流大的时候,要求输入如此的高是我们没有预想到的。我们比较理想的是较低的输入,而且电流还要比较大,因为我们用的电源不是稳定的恒压源,所以这款芯片是不是不符合我们的应用场景。
有没有TI的工程师能够给出详细的关于BOOST电路的解释,就是输出电流与输入电压、输出电压之间的关系,还有我们这样的应用环境,采用什么样的BOOST电路IC才能符合我们的要求?我们曾用过,就是因为电流不够,才选择的,但是的表现却不尽人意?请问我的实验是否有问题呢,还是我们就是不能用这款IC?