电源管理 IC (PMIC) 致力于为电压转换、顺序掌握、充放电管理、能量分配和检测供应管理办理方案。 为负载供应稳定的电源，实现高效、低功耗、智能的电源系统。 PMIC分为线性电源、开关电源、μ模块、数字电源和保护芯片。
随着便携式智能技能的发展，PMIC向多功能、多通道、低功耗、高集成度方向发展。 电源管理单元（PMU）创新并盛行。 例如，手机中的PMU集成了多通道DC/DC、低压差稳压器（LDO）、通信接口和管理单元，以实现更高的功率转换效率、更低的功耗、更少的元件和更小的尺寸。
图1
图1，具有不同输入电源电压的 MOSFET 和运用的演化；
线性电源调节器事情在放大器的线性区，纹波小，外围器件少，但效率低。 78xx和79xx产品系列的三端稳压器和LDO均为线性电源。 开关电源事情在开关状态。 开关掌握器根据负反馈事理，调节MOSFET等功率器件的通断开关比，从而实现稳定的输出电压。 开关电源有隔离型和非隔离型。 对付前者，DC/DC转换器中常日采取光隔离器、变压器和电容耦合器作为隔离元件。 非隔离型常日利用外围元件，例如电感。 开关电源具有体积小、重量轻、效率高档特点，在电源技能中有着广泛的运用。
μ模块产品大约在10年前上市，个中开关电源掌握器、功率晶体管、电感器和电容器被封装在一个模块中。 具有输出电流大、效率高、体积小等特点。 2007年10月，凌力尔特推出首款μ模块产品LTM46xx，在技能上处于领先地位。 随后，TI于2011年推出了易于利用的产品LMZ13609系列，在电源管理系统中得到了广泛的运用。
对付小型电源管理系统，紧张采取单片芯片供应过压、过温、ESD保护，以及供电和驱动功能，运用在电路供电、电池供电开关、USB 管理以及电源管理等领域。
PMIC可实现高效、低功耗、智能的电源系统，并快速发展并加速批量生产，以知足移动产品无线充电技能的哀求。
互换/直流转换器AC/DC转换器用于将互换电（AC）转换为直流电（DC）。 根据整流办法的不同，AC/DC变换器分为半波整流变换器和全波整流变换器，可分为三相交流和单相交流。
图2
图2，不同类型的 MOSFET 具有不同的 VGS 和 VDS 值；
AC/DC转换模块可直接在PCB上插拔利用，因此在开关器件、接口、移动通信、微波通信、光通信、路由器、电机电子、航空航天等领域有着广泛的运用。
单片 AC/DC 转换器将磁性模块与 AC/DC 转换掌握器集成在单个芯片上，非常适宜小功率驱动运用。 Power Integrations 于 1994 年推出了第一款三端隔离 PWM AC/DC 开关，随后于 2000 年推出了 290 W TOP250 单芯片 AC/DC 转换器，来自 TOPSwitch-GX 系列，个中高压 MOSFET、PWM 掌握器、ESD 等掌握电路集成在一块CMOS芯片上。 ROHM开拓了可实现掌握IC BD7682FJ-LB的AC/DC转换器。 由于IC仿照设计技能利用SiC工艺中的功率器件，因此SiC-MOSFET的栅极驱动器可以集成在芯片上，从而实现小型化和高转换效率。 该芯片在工业设备中的大功率逆变器（高电压倍增大电流）和伺服中具有广泛的运用。 一种新颖的反激式拓扑变得盛行并用于电源电路设计中。 TI 于 2014 年推出了 5 W–100 W 反激式 AC/DC 转换器，具有 5 W–10 W 的低功耗待机状态、最小恒定输出电流容差为 5%、均匀效率超过 88% 。
20 世纪 80 年代，AC/DC 转换器将开关电源用于打算机等低功耗运用。 目前，AC/DC开关电源IC在便携式产品和数字消费电子市场中增长显著。 设计师总结出提高AC/DC开关电源性能的路子。 首先，采取零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）软开关技能提高开关频率，实现更高的功率密度和更小的尺寸。 其次，采取智能掌握元件，通过二次整流降落功耗。 第三，材料（Mn-Zn）性能的提升，采取新材料以得到更好的性能。 此外，小型化无源模块和表面贴装技能（SMT）都对开关功率的提高起到了浸染。
未来微电网将借助分布式交直流电源IC的发展。 微电网互换/直流技能旨在为电能质量和潮流之间的空想权衡、良好的电压和频率掌握以及电源管理供应办理方案。 它还办理了稳定性、可靠性、过压/过流保护、动态建模和低本钱运行等问题。
DC-DC转换器DC-DC转换器的浸染是实现电压转换以得到稳定的电压。 属于开关电源的一个分支电路。 DC-DC转换器在电信、便携式数字设备、打算机、办公自动化系统、工业设备、军事用场、航天器和汽车运输等领域有着广泛的运用。 1980 年，最初的产品是意法半导体的单片 DC-DC 转换器 L4960 系列。 Vicor公司在软开关DC-DC转换器领域处于环球领先地位，其产品最大功率为300W、600W、800W，相应功率密度为6.2W/cm3、10W/cm3、17W/cm3， 效率为 80%–95%。 软开关技能不断向高频、高功率密度方向发展，其频率已达到兆赫兹范围。 随着半导体和封装技能的发展，高频软开关技能不断发展，功率密度超过50 W/cm^3，效率超过90%。
为了知足直流测试设备、打算机视频显示、打算机和军事通信的需求，小功率DC-DC转换器市场显著增长，特殊是6-25W DC-DC转换器。 对付医疗仪器、工业掌握系统、电信等运用，DC-DC转换器从低功率发展到251W至750W的中高功率。作为电源管理的一部分，DC-DC转换器的浸染是做事于不同的设备。 不仅是打算机，还包括其他运用，例如手机驱动器和便携式设备的有源矩阵有机 LED。
随着DC-DC转换器技能的发展，数字DC-DC转换器涌现。 数字DC/DC产品带来多种智能模块直流电源。 更多类型的智能DC-DC转换器即将上市，运用于航天器和航天网络的分布式电源系统。
开关电源掌握器开关电源掌握器用于实现开关电源的闭环掌握和其他保护功能。 作为核心部分，它由基准、偏差放大器、振荡器、PWM比较器、锁存电路和输出级组成。 开关电源掌握器集成度高、同等性好、外围元件大略。 开关电源掌握器分为脉宽调制(PWM)掌握器、脉冲频率调制(PFM)掌握器、移相谐振(PSR)掌握器和同步整流掌握器。 PWM掌握器在较宽的负载范围内具有其他开关电源中最高的效率，是最成熟、运用最广泛的产品。
在输出旗子暗记频率同等的情形下，PWM掌握器调节功率开关掌握旗子暗记的脉宽（占空比）来掌握电感的充电/放电韶光，以得到稳定的输出电压。 采取单端、推挽、半桥、降压、升压、隔离、非隔离等拓扑构造。 范例产品有Microsemi的SG1525A、TI的UC1843、ADI的UC1825和LT3845。 PWM 反馈掌握的事情事理如图 3 所示。
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图3，PWM反馈掌握事理
在功率开关掌握旗子暗记的脉宽、输出旗子暗记频率同等的情形下，PFM掌握器通过反馈掌握电路掌握电感的充电/放电韶光来调节输出旗子暗记的频率，以得到稳定的输出电压。 用正弦波代替方波，大大降落了开关电源的高频噪声。 PFM掌握器的事情事理是实现开关管的零电压开关（ZVS）或零电流开关（ZCS）。 由于开关管在零电压或零电流下开通和关断，电压和电流交叉损耗明显降落，功率效率提高。 通过增加开关频率，尺寸减小，质量提高。 UC1860、UC1864、UC1868等产品事情频率超过1MHz，驱动电流大于200mA。
PSR掌握器在全桥拓扑中得到广泛运用，每个通道的输出旗子暗记频率和占空比恒定。 通过调度桥臂处功率开关驱动旗子暗记的相位，转换器可以调节事情脉冲宽度以得到同等的输出电压。 它具有 PFW 和 PWM 的优点。 它以 PWM 的办法调节脉冲宽度，并在开关打开和关闭时保持零电压（或零电流）状态。 在大功率开关电源中运用广泛，范例产品有UC1875、UC1876、UC1879等。
同步整流掌握器是为理解决整流肖特基二极管正向电压高的问题而设计的，由于肖特基二极管正向压降在0.3V以上。同步整流器被功率MOS器件取代，可以实现几毫欧的低导通电阻（ mΩ），从而降落导通电阻花费并提高开关功率转换率。 同步整流掌握器在非隔离DC-DC转换器中有运用，例如LT3844和LT3845。
数字转换器是一种新型开关电源掌握器，由模数转换器、离散补偿器和数字PWM组成。 紧张产品是TI公司的TMS320LF2407A。
高功率密度、高可靠性、低噪声等性能对付开关电源技能和产品至关主要。 提高功率密度和可靠性的路子大多是通过提高转换率和小型化来实现。 今后，开关电源掌握器将向更高的事情频率和数字化掌握办法发展。 事情频率的提高不仅有利于降落噪声以及电容、电感和逆变器的尺寸，而且有利于改进电源的动态性能。
低压差稳压器(LDO)低压差 (LDO) 稳压器广泛运用于便携式电子设备，由于它们占用的芯片和印刷电路板 (PCB) 面积较小。 这些稳压器的性能上风包括低静态电流和宽带宽 (BW)，从而实现快速传输相应。 与开关稳压器 (SWR) 不同，LDO 稳压器通过线性操作转换电压，因此可以得到良好调节的输出电压，而不会涌现输出电压纹波。
然而，LDO 稳压器有一个固有的缺陷，即如果输出电压与输入电压之比较小，则功率转换效率 (PCE) 较差，由于传输晶体管上的较大电压应力会导致显著的功率损耗。 考虑到较小的硅面积、紧凑的 PCB 和降落的分立元件本钱，LDO 稳压器是一种候选方案，可以为稳压和按比例缩小的电压供应转换功能。 LDO 稳压器常常用作与 SWR 串联的后置稳压器，以抑制由于 SWR 开环增益较大而导致开关操作产生的电压纹波。 一样平常来说，如果输出电压与输入电压之比以及开环增益能够在一定范围内保持较大，则 SWR 与 LDO 稳压器串联的组合可以被视为大略而高效的电源管理模块。 LDO稳压器。 LDO 稳压器被视为电压缓冲器，可降落电压纹波，但代价是略微降落 PCE。
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图4，LDO稳压器的分类
低压差稳压器 (LDO) 是一种线性稳压器，具有低输出/输入压降，可在有限的电源下供应稳定的输出电压。 1967年，Robert Dobkin首次提出了一种低压降线性稳压器，其输入输出电压差为0.7V。 LDO 采取 BCD 工艺制造，在 3A 输出电流下事情电压为 115 mV，功耗和尺寸明显减小。
板级电源或电池带来较大的电压颠簸，因此在后端输入电源采取稳压器来提高电子元件的供电质量。 与DC-DC开关稳压器比较，LDO是一种电压线性稳压器，具有本身噪声低和电源抑制比(PSRR)高的特点，大大提高了前级供电的质量。 LDO静态功耗低、体积小、本钱低、外围运用大略。 与DC-DC转换器比较，它具有更高的转换功率和更低的效率。
如图5所示，低压差稳压器采取负反馈掌握器来输出稳定的电压。 LDO的核心部分由基准电压源、偏差放大器、稳压管和反馈电阻组成。 稳压监工作在线性区，起到可调电阻的浸染。 当输入电压或负载瞬态变革时，通过采样、偏差放大和负反馈，使稳压管的输出电压保持同等。
图5
图5，LDO构造图
根据稳压管的类型，LDO类型包括npn准LDO、pnp-LDO、pMOS LDO（p-FET LDO）、nMOS LDO（n-FET LDO）。 传输晶体管按照压差电压从最高到最低的顺序分别利用npn晶体管、pnp晶体管、pMOS和nMOS晶体管。 从电源类型来看，有正向LDO调节正电压，负向LDO调节负电压。
为了知足片上系统和高性能器件的哀求，LDO不再是为了低功耗和大电流而开拓，而是为了高PSRR和高集成度。 电源杂波减少，电源抑制噪声带扩大，知足射频、高端ADC、DAC的电源需求。 采取新颖的频率补偿方法来实现片外电容器设计，从而使多个 LDO 能够集成在 SoC 上。 作为主流，LDO 的发展方向是 SoC 与多个 LDO 的高度集成。 说到这里，LDO技能须要关注的关键问题是：负载瞬态相应、抗过冲能力和规复韶光。
TI 开拓了适用于各种运用的 LDO 产品。 例如，针对射频和仿照电路推出了低噪声 TPS7A88，其噪声均方根 (RMS) 为 3.8 μV。 对付电池供电，TPS782 的静态电流为 500 nA。 TPS7A4001 将输入电压放大至 100V，适用于宽输入范围的瞬态电压。 为了肃清 FPGA 和 DSP 的开关噪声，TPS7A84 的输出电流高达 3A，噪声 RMS 为 4.4 μV，精度为 1%。
