答案是否定的,一方面是经由AC/DC模块转换后的直流电的电压有可能会颠簸,如果瞬时电压颠簸到很高,有可能就会烧坏电子产品,另一方面是电子产品内部各个部位(如手机的摄像头、CPU等)所需的事情电压各不相同。因此,在电子产品内部,须要一类芯片将一种直流电压转换成另一种固定的或可调的直流电压,这类芯片统称DC/DC芯片(Direct Current),DC/DC芯片根据事情事理和是否隔离分为以下几类(如下图),常见的DC/DC大都是非隔离型。
广义的DC/DC包含线性稳压器(LDO)和开关稳压器,LDO一样平常在低压差情形下利用(一样平常是3V以内),且只能降压,例如5V转3V,事理是类似于在输入和负载之间串联一个可变电阻,通过偏差放大器、反馈和输出晶体管来调节可变电阻该当花费的能量,被花费的能量通过热量形式散发,因此LDO的压差不能太大,否则会造成芯片过热,但由于没有电子开关高频的导通和闭合,因此EMI滋扰小,噪声小,构造大略,本钱低,在电子产品中大量利用(对应拓扑事理如下图)

评价一颗LDO芯片的好坏,紧张看5个指标,分别是噪声(越低越好)、PSRR(Power Supply Rejection Ratio,衡量对输入电压纹波抑制效果)、电压降(越低越好)、驱动电流(越高越好)、静态电流(越低越好),下图为某公司LDO产品详细参数与竞品公司参数比拟:

与之对应的开关稳压器,根据储能元件不同,分为电感式DC/DC和电容式DCDC,电感式DC/DC是最常用的一类DC/DC,也是我们常日所理解的狭义的DC/DC,它通过PWM调节掌握MOSFET开断的占空最近调节电压,可降压(Buck)、可升压(Boost)、可升降压(Buck-Boost结合),转换效率高,可以输出大电流且不易发热,但需接电感和滤波电容器,设计较为繁芜,开关噪声大,本钱高(对应拓扑事理如下图)
评价一颗电感式DC/DC的好坏,紧张参数为极限电压(耐压值,越高越好)、连续输出电流(越大越好)、静态功耗(越低越好)、导通电阻(越低越好)、开关频率(越高越好),下图为某公司5V1A的电感式DC/DC与竞品公司产品比拟图:
电容式DC/DC便是这两年比较火的电荷泵,利用4个Mos管搭配电容作为储能元件,拥有电路大略、可小型化,转换效率高(可达95%)、EMI低等诸多优点,近年来在快充或EEPROM存储芯片内部集成中得到广泛运用(对应拓扑事理如下图)
评价一颗电荷泵芯片的好坏,紧张参数为VAC最大耐压(越大越好)、充电效率(越高越好)、是否支持直充、静态电流(越低越好)、ADC采样精度(越高越好)等,以下为某公司电荷泵芯片性能参数与同行业竞品参数比较:
知道了DC/DC的详细分类以及各种产品的优缺陷,那么在实际的运用中该如何选择呢,这得结合DC/DC芯片的紧张运用来讲,从大类上来说,DC/DC紧张运用在消费电子(手机、平板、电脑、可穿着设备等)、通讯(机顶盒、光猫、无线路由器)、电力(HPLC模块)、安防(摄像头对应的NVR和DVR)、智能家居、打算和存储(做事器等)、汽车(车灯、车充、MCU、SoC)等。
在消费电子领域,以手机为例子,一套完全的充电系统包括从充电器端经由充电器 AC/DC 整流降压或无线发射芯片后(12V),再经由电荷泵降压(5V),并由充电芯片给电池充电,再由电池给各个部位供电,须要利用DC/DC芯片的部分分别有手机充电口处的电荷泵芯片,一样平常通过2:1架构将电压减半(或更高),电流更加实现快充(开关充电芯片转换效率一样平常在 88%-92%之间,在电能转化过程中会产生较多热量。为实现更高效率,搭配电荷泵芯片作为辅充,在大电流阶段可将电压转换效率提升到超 98%以上),锂电池放电端,由于电压不稳定,一样平常须要在锂电池和详细部件之间利用LDO或开关式DC/DC进行稳压(值得把稳的是,BP/AP/GPU/射频配套的 DC/DC 芯片一部手机均匀须要用到 6-7 颗,常日由高通、MTK 等主芯片平台厂商集成后,以套片的办法出货,部分由第三方厂商出货,部分由主芯片厂商自研),详细事理如下如:
在通讯领域的运用,机顶盒、ONT 及无线路由器产品中对 DC-DC 芯片的需求一样平常为 4-6 颗/台,每年总需求超30亿颗,以ONT(光猫为例),DC/DC芯片安装于终端产品内部的主板之上,将外部输入的电源按照须要进行转化,从而为终端产品主板上的其他用电器件(例如主芯片)供应所需电压或电流条件以支持产品正常事情,如下图所示:
在安防监控领域,DC/DC芯片紧张运用在安防摄像头以及配套的NVR/DVR上(数字硬盘录像机/网络硬盘录像机),基本每个安防摄像头上都会有数颗LDO的需求,紧张用来为CMOS摄像头供应稳定的供电(拓扑图如下),安防摄像头及NVR/DVR设备对 DC-DC芯片的需求一样平常为4-5 颗/台,其出货规模,预测该细分领域DC-DC芯片市场规模约为22.8亿颗
在电力领域,DC/DC芯片紧张用于HPLC电力载波模块的供电,拓扑图如下,HPLC模块对DC-DC芯片的运用一样平常为4颗/台,结合HPLC模块市场规模测算的 2021年HPLC模块市场DC-DC芯片市场规模约为4.9 亿颗
在智能家居领域,以电饭锅为例,先通过AC/DC模块接入18V直流电,再通过一级DCDC转成5V直流电,再通过二级DC/DC或LDO转为更小电压(3.3V等)的直流电给MCU、显示、传感器等各个部位供电,拓扑图如下:
在汽车领域,尤其是电动汽车,DC/DC变换器相称于燃油汽车的发电机,其浸染是将动力电池290~420V高压直流电,转换成13.8~14V直流电,对用电设备供电和为蓄电池充电。12V蓄电池为灯光照明、电动车窗、刮水器、除霜器、电控系统、仪表系统、娱乐系统等12V设备供电,其余还须要POL电源,知足对汽车的SoC和MCU进行低压大电流供电(芯片越来越小,晶体管的耐受电压随之低落,大集成电路的电压电源也越来越低, 近年来,更是有低于 1V 的哀求,哀求电源电压的±2%旁边的高精度规格,因此须要由DrMos和多相掌握器组成的POL电源),一个范例的汽车DCDC利用图如下:
以上是DC/DC的紧张运用领域,从市场整体归来来讲,我国千亿电源管理芯片市场,DC/DC也霸占约20%多,合计200多亿,实际上DC/DC的市场份额是大于AC/DC市场的(DC/DC是仿照芯片第一大市场),但是根据笔者在一级市场打仗的项目来看,做AC/DC的创业公司远大于DC/DC,曾经迷惑了一段韶光,后来得到一位大神指示,原来AC/DC方案较多,涉及到掌握芯片和同步整流芯片的选型,开关管的选择,更加定制化,看重整体方案的适配性,因此创业公司比较有机会在细分市场取得上风,而DC/DC相对来说比较标准化,属于标品,标品产品的市场格局一样平常是几家龙头企业独大,中小企业生存空间有限,因此创业公司自然就没有AC/DC多了。
数据显示,目前DC/DC芯片国产化率约12%,那么DC/DC芯片到底难在哪里呢,这里有两个维度去剖析,首先是设计环节,壁垒在于转换效率(含器件选型、开关频率的掌握策略、占空比掌握、驱动保护、电路优化等)、电磁滋扰(EMI,滤波器设计,瞬态电压掌握,布线等)、热管理(是否集成温度传感器,调节功率及频率等)、负载适应性(保护机制、输出电压监测反馈);其次在工艺环节,DC/DC芯片一样平常利用高压BCD工艺,设计公司最好要有工艺开拓能力,新的工艺导入须要1.5-2.5年,BCD工艺学习周期一样平常为10年,环球前十大仿照公司均有自有工艺平台以担保产品前辈性和独特性,而我国绝大部分DC/DC芯片设计公司是利用晶圆厂的通用工艺生产制造,在工艺这块自然竞争力就弱一些了。
200亿旁边的蛋糕,市场是怎么切分的呢,首先国际大厂还是霸占着绝大部分市场份额,环球高端领域紧张玩家为TI、ADI、矽力杰、MPS,个中MPS在汽车高压DC/DC做的比较好,而矽力杰在中低压产品定制化做得好,这四家均在DC/DC领域深耕多年,下图为环球DC/DC龙头企业简介:
我国目前做DC/DC芯片的公司很多,基本上现在做电源芯片的设计公司都横向拓展到DC/DC领域,圣邦股份、思瑞浦、艾为电子、上海贝岭、富满微、芯朋微、晶丰名源、明微电子、必易微等,下面紧张先容一下以DC/DC芯片为主业的几家上市公司:
1. 力芯微
由华晶背景的东大校友袁敏民联合几位股东在2002年创立,公司发展的迁移转变点为依赖双SIM卡电源掌握芯片得到三星电子的认可,并于2010年进入三星电子供应商体系,从此打开局势,公司的电源转换芯片紧张包括各种 LDO、充电管理芯片和转换器 (DC/DC、AC/DC)。个中,LDO品种完好、性能精良,具备适用电流范围广、低 噪声、高抗滋扰能力等特性,公司在三星份额第一,全系手机覆盖,份额超40%,目前公司绝大部分营收来自LDO和OVP等电源防护芯片
2. 南芯科技
公司由TI背景出身的复旦校友软晨杰于2015年创办,环绕锂电池充电管理,以USB PD为切入点,产品线初期紧张是通用充电管理芯片和DC-DC芯片,后续逐步拓展至充电协议/无线充/AC-DC/电荷泵/锂电管理芯片,公司电荷泵芯片可知足22.5-300W快充需求,2020年开始贡献营收,2021年大规模放量,发卖额爆增近6亿,占总营收超70%,紧张客户包括客户A/光彩/小米/OV/传音/龙旗/华勤等,未来有望逐步开拓境外手机品牌,2021年南芯科技电荷泵充电管理芯片出货量位列环球第一,公司在智好手机中高端充电市场地位稳固,环绕充电的AC/DC,协议芯片,无线充电芯片也逐渐放量,未来将逐步拓展汽车和泛工业等新兴领域
3. 希狄微
2012年由戴祖渝,陶海等8名股东联合创立,公司成立之初专注于DC/DC芯片,并与主芯片平台厂高通、MTK等深度互助,向其供货作为套片发卖,公司DC/DC芯片业务近两年来增长迅速,手机领域紧张终端客户包括三星、小米、传音等;公司的车规级 DC/DC芯片紧张运用于汽车前装市场(3A以下单相供电), 进入高通环球汽车级平台参考设计,出货奥迪、当代、起亚等。近年进一步拓展电池管理芯片、端口保护和旗子暗记切换芯片等,未来重点拓展AC/DC,汽车等方向
4. 杰华特
公司2013年由周逊伟和黄必量联合创立,做AC/DC起身,2019年起DC/DC开始迅速起量,目前已是第一大业务,杰华特属业界少数拥有完全 DC-DC 芯片产品组合的集成电路厂商,产品覆盖5 伏至 700 伏低中高全电压等级,2019年基于自有高压工艺和 DC-DC 掌握技能,在海内率先量产了运用于通讯和工业市场的 65V 大电流 MOSFET 集成降压芯片;2020年,在海内又率先推出了100V 大电流降压掌握器芯片,同年还成功研发出用于 CPU 供电的智能功率级模块(别号DrMOS),单芯片可支持 60A 输出电流,冲破了欧美厂商垄断。2021 年与 2022 年,该公司又相继研发车规DrMOS 产品以及 90A DrMOS 产品,在智能功率级模块产品上持续增强市场竞争力,未来将在汽车和做事器电源DC/DC领域持续发力,公司虚拟IDM模式造就的3大工艺平台是其核心竞争力之一
5. 蕊源科技
由袁小云,刘涛和杨楷于2016年联合创立,公司瞄准DC/DC赛道发力,采取非对称低阻抗 MOS 管技能、五管运放单元模块技能、广输入高稳定电压掌握技能、电流模 Buck 直流转换器高速相应等核心技能,设计的产品具有一定特色,并且自有封测厂,开拓了高兼容性 SOT 封装引线框架,产品型号高达1600余种(海内DC/DC细分领域品类最多,布局最全),在电网,通讯,安防等工业领域市场份额较大,2021年智芯微成为其股东,随即深入互助成为其第一大客户,公司还打入海康大华,复兴等大客户,公司押宝工业市场,避开了消费电子市场的激烈竞争和周期下滑,目前正在报告创业板上市,已成功过会
从未来发展趋势来看,在消费电子领域,国产替代进程较快,通用DC/DC技能层面差距不大,海内厂家通过市场策略与价格竞争,逐渐跑出一些细分领域龙头,未来的发展方向在工业和车规,这须要更大功率的DCDC,意味着更大电流和更低电压,如GPU/CPU供电和车载DCDC,哀求高可靠性,门槛较高,目前还是外资主导,因此创业项目也紧张生动在这个领域,这类DC/DC也被称POL电源,由DrMos搭配一个多相掌握器,DrMos海内通用工艺做出来的产品与外资公司自有工艺比较,性能稍有不敷,多相掌握器设计起来难度也较大。
在车规DC/DC层面,验证周期长,哀求可靠性高,从研发到真正量产比较烧钱,这块海内希狄微,杰华特、南芯等公司走的比较快,但都是单相小电流,海内也有协力微等创业公司在朝车载多相大电流电源方向方向努力。
在POL层面,给条记本电脑CPU/GPU供电须要和主芯片商密切沟通,这块上市公司里杰华特、晶丰明源走得比较快,给做事器、通信等领域的主芯片供电也是块大市场,创业公司里,长工微,慧易芯、艾诺等公司也在奋勇向前。
可以预见的是,随着韶光的逐步推进,海内公司技能路线由易到难,市场由消费转向工业及汽车,外资企业的生存空间会被压缩,海内一定出身一批龙头企业和黑马新生代,这个时候就要磨练投资人的眼力了,用资金助力它们发展,伴随DC/DC领域,伴随国产芯片一起腾飞。








