導(dǎo)語--到現(xiàn)在為止我們通過一系列的文章梳理了半導(dǎo)體的基本性質(zhì)、物理基礎(chǔ)以及集成電路中的數(shù)字芯片。除了數(shù)字芯片外，計(jì)算、智能系統(tǒng)中另一種必不可少的模擬芯片同樣至關(guān)重要，接下來我們將通過三篇文章對(duì)模擬芯片進(jìn)行一個(gè)系統(tǒng)的梳理，本篇作為開端首先介紹就是電源管理芯片。

我們?cè)谇懊嬉呀?jīng)講過，模擬芯片是處理連續(xù)模擬信號(hào)的芯片，根據(jù)功能可進(jìn)一步細(xì)分為電源管理芯片和信號(hào)鏈芯片，是電子系統(tǒng)中不可或缺的一部分。

自然界的真實(shí)信號(hào)通過傳感器提取后變?yōu)槟M信號(hào)，模擬信號(hào)需要經(jīng)由模擬芯片處理后才能被數(shù)字芯片使用。由于傳感器、接收器實(shí)際提供的信號(hào)很微弱，噪聲大且易受干擾，所以一般需要進(jìn)行信號(hào)的預(yù)處理，包括放大、濾波、隔離等。預(yù)處理完成后再進(jìn)行加工，包括運(yùn)算、比較、轉(zhuǎn)換等，加工完的信號(hào)一般不足以驅(qū)動(dòng)負(fù)載，所以還需要進(jìn)行功率放大。如果信號(hào)需要進(jìn)行數(shù)字化處理，則將預(yù)處理后的模擬信號(hào)通過 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)，處理完后再通過D/A 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為模擬信號(hào)。電源管理芯片則在此過程中提供所需的電能轉(zhuǎn)換和控制功能。

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模擬芯片種類繁多，同樣地，我們?cè)诖丝偨Y(jié)為如下思維導(dǎo)圖：

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電源管理芯片，實(shí)質(zhì)是通過利用半導(dǎo)體的單向?qū)щ娦詫?shí)現(xiàn)電源開關(guān)和電力轉(zhuǎn)換的功能。 無論是水電、核電、火電還是風(fēng)電，甚至各種電池提供的化學(xué)電能，大部分均無法直接使用， 75%以上的電能應(yīng)用需要進(jìn)行功率變換以后才能供設(shè)備使用。電力轉(zhuǎn)換包括四種基本形式：變壓、整流、逆變、斬波，此外還有變頻、變相、開關(guān)等具體用途。除電力轉(zhuǎn)換外，電源管理芯片還可以實(shí)現(xiàn)電源控制的功能。

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由于不同的電子設(shè)備、應(yīng)用場景所需的電源管理方案各有不同，電源管理芯片具有應(yīng)用范圍廣、細(xì)分品類眾多的特點(diǎn)，包括 AC/DC轉(zhuǎn)換器、DC/DC轉(zhuǎn)換器、電池管理芯片、驅(qū)動(dòng)器等。

1.?AC/DC 轉(zhuǎn)換器：進(jìn)行整流的電源管理芯片（逆變器一般劃分為屬于光伏產(chǎn)業(yè)鏈中的光伏系統(tǒng)集成輔材，上游主要為電子元器件和結(jié)構(gòu)件，核心原材料為IGBT半導(dǎo)體元器件、IC半導(dǎo)體集成電路材料，下游為光伏電站和分布式光伏系統(tǒng)）。例如居民從電網(wǎng)接收的電壓是 100+V 或 200+V 的交流電，而大部分電器產(chǎn)品使用的都是直流電，因此需要進(jìn)行整流。AC/DC的整流方式有全波整流和半波整流。

兩種情況都利用了二極管的電流正向流通特性來進(jìn)行整流。全波整流是通過二極管橋式電路結(jié)構(gòu)將輸入電壓的負(fù)電壓成分轉(zhuǎn)換為正電壓后整流成直流電壓（脈沖電壓）。而半波整流是使用一個(gè)二極管來消除輸入負(fù)電壓成分后整流為直流電壓（脈沖電壓）。之后，利用電容器的充電和放電功能來平滑波形，從而轉(zhuǎn)換為純凈的直流電壓。帶你解鎖AC/DC、DC/DC轉(zhuǎn)換器基礎(chǔ)。

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除整流方式外，還可以通過轉(zhuǎn)換方式進(jìn)行區(qū)分，AC/DC轉(zhuǎn)換有變壓器方式和開關(guān)方式。變壓器方式首先需要通過變壓器將交流電壓降壓到適當(dāng)?shù)慕涣麟妷海ɡ纾瑥腁C100V降至AC10V等）。這屬于AC/AC轉(zhuǎn)換，降壓值由變壓器的繞組比設(shè)定。接下來，通過二極管橋式整流器對(duì)經(jīng)過變壓器降壓的交流電壓進(jìn)行全波整流，轉(zhuǎn)換為脈沖電壓。最后，經(jīng)電容器平滑并輸出紋波小的直流電壓，這是最傳統(tǒng)的AC/DC轉(zhuǎn)換方法。

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開關(guān)方式是直接用二極管橋式整流器對(duì)交流電壓進(jìn)行整流，接下來用電容器平滑直流電壓（脈沖電壓）。然后，通過開關(guān)元件的ON/OFF對(duì)直流電壓進(jìn)行斬波（切割），并經(jīng)過高頻變壓器降壓后傳送到二次側(cè)。此時(shí)，斬波波形變?yōu)榉讲?。與變壓器方式相比，開關(guān)方式由開關(guān)元件和控制電路組成，電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但由于基于高頻控制可以使用小型變壓器，所以設(shè)備可以小型化、輕便化。

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2.?DC/DC轉(zhuǎn)換器：進(jìn)行穩(wěn)壓的電源管理芯片，可以升壓，也可以降壓。一個(gè)電子產(chǎn)品中的部件具有各自固有的工作電壓范圍，電壓精度要求也不同，需要DC/DC轉(zhuǎn)換器提供所需電壓值的穩(wěn)定電壓。按轉(zhuǎn)換方式，DC/DC轉(zhuǎn)換器可分為線性穩(wěn)壓器和開關(guān)穩(wěn)壓器兩大類，線性穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)簡單，但效率低，且只能實(shí)現(xiàn)降壓；開關(guān)穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)復(fù)雜，但效率高，既能實(shí)現(xiàn)降壓，也能實(shí)現(xiàn)升壓、反相。

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線性穩(wěn)壓器工作時(shí)輸入與輸出的關(guān)系呈線性，只可以降壓，適用于小功率電源。根據(jù)輸出電壓的正負(fù)，線性穩(wěn)壓器可分為正線性穩(wěn)壓器和負(fù)線性穩(wěn)壓器；根據(jù)輸出電壓是否可變，可分為固定型線性穩(wěn)壓器和可變型線性穩(wěn)壓器；根據(jù)輸入輸出之間的電壓差大小，可分為標(biāo)準(zhǔn)型線性穩(wěn)壓器和LDO（Low Dropout，低壓差線性穩(wěn)壓器）。標(biāo)準(zhǔn)型線性穩(wěn)壓器壓差一般在2V以上，LDO可做到1V以下。

開關(guān)穩(wěn)壓器是通過控制晶體管在ON狀態(tài)和OFF狀態(tài)之間切換（開關(guān)動(dòng)作），使輸出電壓保持穩(wěn)定，即接通開關(guān)元件（MOSFET），從輸入端向輸出端供電，直至輸出電壓達(dá)到所需電壓。輸出電壓達(dá)到規(guī)定值后，開關(guān)元件即關(guān)閉，不再消耗輸入功率。通過高速重復(fù)這一動(dòng)作，將輸出電壓調(diào)節(jié)到規(guī)定值。開關(guān)穩(wěn)壓器可實(shí)現(xiàn)降壓、升壓、反相。根據(jù)電壓變化可分為降壓型、升壓型、升降壓型、反相型；根據(jù)工作原理可分為PWM（脈沖寬度調(diào)制，固定頻率通過脈沖寬度調(diào)整）、PFM（脈沖頻率調(diào)制，固定脈沖寬度通過頻率調(diào)整）；根據(jù)反饋控制方式（穩(wěn)壓器在電壓有偏差時(shí)需要反饋控制穩(wěn)壓）可分為電壓模式、電流模式、遲滯（紋波）。

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3.?電池管理芯片：BMIC，Battery Management IC由傳感器、控制器、執(zhí)行器組成，主要功能包括對(duì)充電功率的管理、電量的測量、電池的監(jiān)控和保護(hù)等。良好的電池管理能使智能手機(jī)擁有更好的續(xù)航能力，讓汽車儀表有更長的使用壽命，還能使工業(yè)產(chǎn)品如動(dòng)力電池（BMIC是動(dòng)力電池BMS系統(tǒng)的硬件）運(yùn)行時(shí)保證良好的穩(wěn)定性。電池管理芯片主要包括電池計(jì)量芯片、電池安全芯片、充電管理芯片。電池計(jì)量IC負(fù)責(zé)采集電池信息并計(jì)算電量，與電池安全I(xiàn)C可以分立，也可以集成。充電管理 IC 主要負(fù)責(zé)電池的充放電管理。

4.?驅(qū)動(dòng)器：用于控制模組的工作狀態(tài)，包括顯示電源驅(qū)動(dòng)器、LED驅(qū)動(dòng)器、門驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等。高效率的驅(qū)動(dòng)器能為系統(tǒng)節(jié)省電能，提高使用性能并增強(qiáng)穩(wěn)定性。

（1）顯示電源驅(qū)動(dòng)器：主要包括LCD/OLED偏置電源、LCD電平轉(zhuǎn)換器和伽瑪緩沖器等，幫助設(shè)備最大限度減少損耗，同時(shí)實(shí)現(xiàn)最佳畫質(zhì)。

（2）LED驅(qū)動(dòng)器：用于各類照明、背光等場景，如日常照明、汽車內(nèi)外部照明系統(tǒng)、LCD面板背光照明等，高功率密度與多用途多通道的產(chǎn)品可以滿足從個(gè)人電子產(chǎn)品到工業(yè)照明的各種市場需求。

（3）門驅(qū)動(dòng)器：也稱為柵極驅(qū)動(dòng)器，可以讓集成電路的小功率信號(hào)來驅(qū)動(dòng)功率器件，即集成電路讓功率器件干活的媒介，常用于驅(qū)動(dòng)IGBT和MOSFET。

至此我們已經(jīng)完成了模擬芯片中的電源管理芯片的梳理，下篇文章我們將對(duì)模擬芯片中的信號(hào)鏈芯片做一個(gè)簡單的介紹。讓我們下周見吧。