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十大电源管理IC

  电源管理IC有效地解决了应用中多个电源需求的问题,简化了设计。最新一代的电子电路提供了越来越多的功能,这些功能是通过使用分立和高密度可编程器件获得的。这些组件的不同电源要求给设计人员带来了非常苛刻的挑战。事实上,如今需要10个或更多不同电源轨的应用并不罕见。电源管理IC(PMIC) 让您能够有效且高效地解决多个电源的问题,简化项目并缩短应用程序的上市时间。
  与传统的分立元件解决方案相比,PMIC能够使用单个芯片同时处理多条电源线,大大减少了元件数量和印刷电路板 (PCB) 空间。除了减少电路占位面积外,PMIC还通过集成先进的保护、热管理和抗噪声特性来提高产品可靠性和效率。通常集成到PMIC中的功能包括电压转换器和稳压器、电池充电电路、LED驱动器、实时时钟 (RTC)、时序、监控和电源控制电路。
  本文介绍市场上十款最佳电源管理IC(PMIC),这些PMIC适用于消费电子、可穿戴设备、工业传感器和执行器、物联网和汽车等应用。
  英飞凌科技 TLF35584QVHS2
  英飞凌的OPTIREG系列PMIC为安全、动力系统、传动系统、ADAS、车身和汽车安全等关键汽车应用提供多个电源轨。OPTIREG PMIC提供安全、高效和可靠的电压调节,这要归功于预调节和后调节电路、DC/DC转换器、线性稳压器和跟踪的存在。额外的监控功能使您能够满足汽车应用所需的安全要求。
  TLF35584QVHS2的框图如图1所示,可为安全相关应用提供八个输出电压(3.3V、5V和5.8V)。它包括一个用于通信电源的5V低压降后置稳压器、一个用于微控制器 (MCU) 电源的5V/3.3V低压降后置稳压器,以及一个用于模数转换的5V电压基准转换器 (ADC) 并用于跟踪两个独立的传感器电源。TLF35584采用适用于自动光学检测的0级耐热增强型VQFN-48封装,支持ASIL-D功能安全特性,例如UV/OV监控、看门狗、错误监控、带两个输出的安全状态控制器、和BIST。

图1
  图1:TLF35584QVHS2

  北欧半导体 nPM1100
  Nordic Semiconductor以其低功耗短距离无线芯片而闻名,在低功耗设备的设计方面积累了丰富的经验。它的第一个PMIC:nPM1100,包括一个高效的双模式可配置降压稳压器和一个集成电池充电器。它可以用作Nordic的nRF52和nRF53 SoC的补充组件,也可以用作任何其他应用的独立PMIC。
  集成电池充电器支持具有不同电池化学成分的锂离子和锂聚合物电池。三种充电模式可供选择(自动涓流、恒流和恒压)并包括电池热保护。PMIC允许通过具有自动端口检测功能的USB为电池充电。如图2所示,PMIC具有仅27mm2的小尺寸(包括无源元件),而电源转换效率可高达92%。由于其极其紧凑的尺寸,它是可穿戴设备、连接医疗设备和其他尺寸受限应用的正确解决方案。

图2
  图2:Nordic nPM1100

  微芯科技 MIC7401
  Microchip的MIC7401是一款可配置的PMIC,集成了5个高达3A的独立同步降压稳压器、一个独立的非同步升压稳压器 (200mA)、一个高速I2C接口和一个用于存储的E2PROM调节器和时序参数。
  该器件(图3)可以在两种模式下运行:正常模式和待机模式。在正常模式下,可以对转换器进行编程以支持不同的功能,例如启动时序、软启动斜率、输出电压电平、限流电平和每个通道的输出放电。在待机模式下,器件进入低功耗模式,具有极低的静态电流 (200 µA),所有稳压器均开启。1mA时的典型效率为85%,而峰值降压效率可高达93%。
  MIC7401是一款多输出设备,提供软件可配置软启动、时序和数字电压控制等功能,适用于固态驱动器、销售点、服务器、3D眼镜、信息娱乐和网络系统等应用。

图3
  图3:Microchip MIC7401
  模拟器件 ADP5320
  Analog提供广泛的PMIC产品组合,在收购Maxim Integrated后进一步丰富。ADP5320旨在满足电池供电解决方案的要求,例如可穿戴设备、医疗设备、物联网应用和一次性传感器设备。如图4中的功能框图所示,PMIC包括九个数字可调稳压器(降压-升压、降压和低压降)、一个电量计、一个12位ADC、2kB OTP存储器和抗假冒逻辑,全部集成在一个紧凑的42脚、2.880×2.980-mm WLCSP封装中。
  ADP5320采用1.8V至5.5V输入电源电压工作,支持多种类型的电池以及其他类型的直流电源。除了电量计(集成了一个精密的16位库伦计数器)和用于监控结温、电池和输出电压的12位ADC之外,PMIC还包括一个可编程时序引擎和系统故障恢复。

图4
  图4:ADP5320 框图

  恩智浦半导体 PCA9420
  NXP的PCA9420 PMIC旨在为低功耗MCU应用提供多个电源轨,包括一个315mA线性电池充电器、I2C可编程恒流和恒压值,以及输入过压、过流、和热保护。如图5所示,该器件集成了两个具有I2C可编程输出电压的降压转换器和两个低压差 (LDO) 稳压器,可为系统提供不同的电压轨。该芯片采用2.09×2.09-mm、5×5 凸块、0.4-mm间距WLCSP封装和3×3-mm、24引脚QFN封装。

图5
  图5:PCA9420 框图

  瑞萨电子 DA9068
  DA9068(图6)由Dialog Semiconductor开发,后来被Renesas Electronics Corp.收购,是一款旨在为系统提供多核CPU、I/O、DDR内存和外围设备的器件。PMIC具有高效的双相、单相和射频降压转换器,可对其进行配置以满足大多数应用的启动顺序以及电压和时序要求。动态电压控制允许根据系统的工作点动态控制电源电压。控制可以通过I2C接口或通过通用I/O引脚 (GPIO)。器件中包含RTC、通用12位ADC和GPIO等附加模块,以支持电池电压监控和器件过热保护等功能。

图6
  图6:DA9068 框图

  意法半导体 STMP30
  STMP30是一款专门设计用于为电池供电的便携式设备上的AMOLED显示器供电的设备。三个集成DC/DC转换器提供AMOLED显示面板所需的所有电源轨,输出电压可通过外部引脚上的单线协议进行编程。第一个转换器具有升压拓扑,允许您在4.6V和5.0V之间以100 mV的增量调整输出电压,从而优化任何工作条件下的显示亮度。STMP30具有高系统效率以延长电池寿命,具有低静态电流,并集成了具有受控浪涌电流限制的软启动、热关断和短路保护等功能。

图7
  图7:STMP30
  德州仪器 TPS650330-Q1
  Texas的TPS650330-Q1是一款高度集成的PMIC,适用于汽车摄像头模块应用。该器件符合AEC-Q100 1级标准(图8),包括三个降压降压转换器和一个LDO稳压器。BUCK1转换器接受高达18.3V的输入电压,用于连接同轴电缆供电摄像头模块。LDO和转换器(在固定频率PWM模式下运行)都具有独立的电压输入,从而在设计和时序方面提供最大的灵活性。TPS650330-Q1采用24引脚VQFN封装 (4×4mm)。

图8
  图8:TPS650330-Q1应用电路

  罗姆半导体 BD71850MWV
  这个BD71850MWV的PMIC旨在提供NXP i.MX 8M Nano处理器和系统外围设备所需的所有电源轨。该器件包括一个与i.MX 8M Nano处理器支持的电源模式兼容的时序器、六个降压转换器、六个LDO和控制逻辑,以便为所需的DDR存储器供电。降压转换器的目标效率范围为83%至 95%,可接受2.7V至5.5V的宽输入电压范围,支持从电池到USB的不同电源。BD71850MWV是一款可编程PMIC,适用于为单核、双核和四核SoC供电。该器件针对占用空间更小的解决方案进行了优化,与同等分立配置相比,可以将部件数量和PCB安装面积减少42%。

图9
  图9:BD71850MWV

  模拟器件 MAX77655
  Maxim Integrated的MAX77655器件现已成为ADI的一部分,它是一款低静态电流、单输入、多输出PMIC,具有四个输出,可提供高达700mA的总输出电流。MAX77655为低功耗和小尺寸应用提供完整、高效的电源解决方案。如简化框图(图10)所示,该器件提供四个可编程降压-升压开关稳压器输出,只需要一个电感器。它可以由单个锂离子电池供电,在小于40mm2的紧凑封装中提供总输出电流为700 mA(3.7VIN,1.8VOUT) 。启动序列可以通过集成定序器进行控制,而I2C接口允许您动态配置和监控PMIC。

图10
  图10:MAX77655 框图
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