电源管理芯片选型原则与应用场景

发布时间：2024-09-6 阅读量：3202 来源: 我爱方案网作者: bebop

电源管理芯片可划分为AC/DC（交流转直流）、DC/DC（直流转直流）、驱动IC、保护芯片、LDO、负载开关、PMIC等。

电源管理芯片广泛应用于手机与通讯、消费类电子、工业控制、医疗仪器、汽车电子等应用领域，同时随着物联网、新能源、人工智能、机器人等新兴应用领域的发展，电源管理芯片下游市场持续发展。

电路设计时，首先考虑的是输入 - 输出的电压差（VIN - VOUT）。其次，根据应用的特殊需求，如效率、散热限制、噪声、复杂度和成本等必要条件，选择最适合的电源管理芯片（IC）。

下文将介绍不同场景下电源管理芯片的选型原则，并推荐几款在我爱方案网热销的电源管理芯片：

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当VOUT小于VIN时有两个选项

当VOUT小于VIN，所需输出电流和VIN / VOUT比是考虑选择LDO或Buck的重要因素。

（1）低VIN / VOUT应用选择LDO

LDO线性稳压器（Low Dropout Linera Regulator）以线性方式控制导通元件的导通，以调节输出电压，提供准确且无噪声的输出电压，能快速因应输出端的负载变化。因此，非常适合需要低噪声、低电流及低VIN / VOUT应用。

在选择LDO时，须考虑输入和输出电压的范围、LDO的电流大小和封装的散热能力。LDO电压差是指在可调节范围内，VIN - VOUT的最小电压。

在微功率应用中，如需靠单一电池供电很多年之应用，LDO静态电流IQ必须够低，以减少电池不必要的消耗；而这类应用就需要特殊的、具低静态电流IQ之低压差线性稳压器（LDO）。

这里推荐上海贝岭的ME6206A系列，是高精度、低功耗、采用CMOS技术制造的正电压稳压器。这些器件提供大电流，具有显著的小电压差。

典型应用图

芯片优势：

1.高精度输出电压:+1%

2.输出电压:1.0V~5.0V

3.最大工作电压:6V

4.极低的静态偏置电流(TyP.=6.0μA)

5.带载能力强:当Vin=4.3VHVout=3.3V 时，lout=300mA

6.极低的输入输出电压差:

7.200mV@ louT =100mA

8.400mV@ louT =200mA

9.输入稳定性好

10.可以作为调整器和参考电压来使用

应用场景：

通信工具、移动电话、便携式游戏、便携式AV系统、摄像机/视频系统

当LDO功耗超过~0.8W时，较明智的作法是改采Buck降压转换器作为替代方案。

（2）VIN / VOUT较高时选择Buck降压转换器

Buck降压转换器（buck regulator）是一种开关式降压转换器，可在较高的VIN / VOUT比和较高的负载电流之下，提供高效率和高弹性的输出。由于用途广泛，降压转换器（Buck）还有降压稳压器（buck regulator）、步降开关稳压器（DC-DC step-down switching regulator）两个别称，三者本质上指的是同一产品。

大多数降压转换器包含一个内部高侧MOSFET和一个低侧作为同步整流器的MOSFET，借着内部占空比控制电路来控制两者的交替开、关（ON/OFF）以调节平均输出电压。切换造成的噪声可由外部LC滤波器来过滤。

这里推荐圣邦微SGM60系列降压转换器，是小型高效的 2.5V 至 5.5V 同步降压转换器，具有超低静态电流（580nA 典型值）。SGM60系列输出可通过 3 个逻辑选择引脚编程为 1.2V 至 3.3V 的 8 个可选输出电压。它可以连续提供高达 600mA 的输出电流或短时间内提供 1310mA 的峰值电流。

芯片优势：

1.输入电压范围：2.5V 至 5.5V

2.8 个可选输出电压电平：1.2V 至 3.3V

3.输出电流：600mA 连续，1310mA 峰值

4.580nA 典型静态电流

5.PFM 操作

6.效率高达 92%

7.内部补偿

8.启用输入

9.输出电压放电

10.过流保护（OCP）

11.欠压锁定（UVLO）保护

12.过温保护（OTP）

13.采用绿色 WLCSP-0.8×1.6-8B 封装

应用场景：

物联网、电池供电设备、便携式设备、可穿戴设备

VOUT高于VIN时选择升压转换器

升压转换器（boost regulator）用于VOUT高于VIN应用，可将输入电压升至较高的输出电压。其操作原理是经由内部MOSFET对电感器充电，而当MOSFET断路时，透过至负载端之整流器将电感放电。电感充电转为放电会使电感电压变为反向，从而升高输出电压使之高于VIN。

升压转换器典型电路包括：电感器、功率MOSFET、整流二极管、控制IC、输入和输出电容器。常见的改进型配置一般使用两个MOSFET，第二个MOSFET替换整流二极管，在电源开关关闭时打开。MOSFET具有较低的电压降，这大幅减少了功耗，同时提高了稳压器的效率。

这里推荐圣邦微SGM66025升压转换器，该器件能够从 0.8V （TYP）输入启动，启动后输入电压可在低至 0.6V 的电压下工作。输出电压范围为 1.8V 至 4V。该器件集成了一个 1.8A 电源开关，具有固定的 1MHz 开关频率。当 VIN 高于 V 时，也支持旁路模式外。

芯片优势：

● 1V启动输入电压

● 启动后0.6V工作输入电压

● 1.8V至4V输出电压范围

● 高达96%的效率

● 1MHz开关频率

● 30μA（典型值）静态电流

● 0.4μA（典型值）关断电流

● 带内部补偿的电流模式控制

● 真正的输入输出断开

● VIN > VOUT旁路模式和下降模式

应用场景：

碱性电池、系统 3.3V 偏置医疗设备、无线系统偏置、VR

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