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2018年04月07日 | 电源管理IC芯片的8种类型介绍

2018-04-07 来源:21ic

在日常生活中,人们对电子设备的依赖越来越严重,电子技术的更新换代,也同时意味着人们对电源的技术发展寄予厚望,下面就为大家介绍电源管理技术的主要分类。

电源管理半导体从所包含的器件来说,明确强调电源管理集成电路(电源管理IC,简称电源管理芯片)的位置和作用。电源管理半导体包括两部分,即电源管理集成电路和电源管理分立式半导体器件。

电源管理集成电路包括很多种类别,大致又分成电压调整和接口电路两方面。电压凋整器包含线性低压降稳压器(即LOD),以及正、负输出系列电路,此外 不有脉宽调制(PWM)型的开关型电路等。因技术进步,集成电路芯片内数字电路的物理尺寸越来越小,因而工作电源向低电压发展,一系列新型电压调整器应运 而生。电源管理用接口电路主要有接口驱动器、马达驱动器、功率场效应晶体管(MOSFET)驱动器以及高电压/大电流的显示驱动器等等。

电源管理分立式半导体器件则包括一些传统的功率半导体器件,可将它分为两大类,一类包含整流器和晶闸管;另一类是三极管型,包含功率双极性晶体管,含有MOS结构的功率场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等。

在某种程度上来说,正是因为电源管理IC的大量发展,功率半导体才改称为电源管理半导体。也正是因为这么多的集成电路(IC)进入电源领域,人们才更多地以电源管理来称呼现阶段的电源技术。

电源管理半导体本中的主导部分是电源管理IC,大致可归纳为下述8种。

1、AC/DC调制IC。内含低电压控制电路及高压开关晶体管。

2、DC/DC调制IC。包括升压/降压调节器,以及电荷泵。

3、功率因数控制PFC预调制 IC。提供具有功率因数校正功能的电源输入电路。

4、脉冲调制或脉幅调制PWM/ PFM控制IC。为脉冲频率调制和/或脉冲宽度调制控制器,用于驱动外部开关。

5、线性调制IC(如线性低压降稳压器LDO等)。包括正向和负向调节器,以及低压降LDO调制管。

6、电池充电和管理IC。包括电池充电、保护及电量显示IC,以及可进行电池数据通讯“智能”电池 IC。

7、热插板控制IC(免除从工作系统中插入或拔除另一接口的影响)。

8、MOSFET或IGBT的开关功能ic。

在这些电源管理IC中,电压调节IC是发展最快、产量最大的一部分。各种电源管理IC基本上和一些相关的应用相联系,所以针对不同应用,还可以列出更多类型的器件。

电源管理的技术趋势是高效能、低功耗、智能化。

提高效能涉及两个不同方面的内容:一方面想要保持能量转换的综合效率,同时还希望减小设备的尺寸;另一方面是保护尺寸不变,大幅度提高效能。

在交流/直流(AC/DC)变换中,低的通态电阻,符合计算机和电信应用中更加高效适配器和电源的需要。在电源电路设计方面,一般待机能耗已经降到1W以下,并可将电源效率提高至90%以上。要进一步降低现有待机能耗,则需要有新的IC制造工艺技术及在低功耗电路设计方面的突破。


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1. 基本二阶段低通滤波器电路的结构是怎样的?

回答:基本二阶段低通滤波器电路通常由两个一阶低通滤波器级联而成,每个一阶低通滤波器包含一个电阻和一个电容。具体来说,电路由两个电阻(R1, R2)和两个电容(C1, C2)组成。输入信号首先经过R1和C1组成的一阶低通滤波器,然后其输出再经过R2和C2组成的第二个一阶低通滤波器。这种结构可以有效滤除输入信号中的高频分量,只保留低频部分。

2. 如何计算二阶段低通滤波器的截止频率?

回答:二阶段低通滤波器的截止频率并非简单地将两个一阶滤波器的截止频率相加或平均。实际上,其截止频率与两个电阻和两个电容的值都有关。对于RC滤波器,单个一阶低通滤波器的截止频率为f_c1 = 1/(2πR1C1)和f_c2 = 1/(2πR2C2)。然而,对于二阶RC低通滤波器,其总截止频率通常使用以下公式计算:

f_c = \frac{1}{2\pi\sqrt{R_1R_2C_1C_2}} \] 这个公式考虑了两个滤波阶段的相互作用。 ### 3. 二阶段低通滤波器相比一阶滤波器有哪些优势? **回答**:二阶段低通滤波器相比一阶滤波器在滤波效果上有显著优势。具体来说,二阶段滤波器在通带内的增益更为平坦,而在阻带内的衰减速度更快(通常为-40dB/dec,比一阶滤波器的-20dB/dec快)。这意味着二阶段滤波器能更好地滤除高频噪声,保留低频信号,从而改善信号的纯度和信噪比。 ### 4. Sallen-Key结构和多路反馈结构(MFB)有什么区别? **回答**:Sallen-Key结构和多路反馈结构(MFB)是二阶低通滤波器的两种常见拓扑结构。Sallen-Key结构通常用于单位增益、高增益精度和低Q值的应用中,其电路结构相对简单,且对运算放大器的性能依赖性较小。而多路反馈结构(MFB)则适用于需要高Q值和高增益的应用场景。MFB结构通过引入额外的反馈路径来实现更高的Q值和更灵活的增益控制,但相应地,其电路复杂度也更高。 ### 5. 在实际应用中,如何选择合适的二阶段低通滤波器参数? **回答**:在选择二阶段低通滤波器的参数时,需要根据具体的应用需求来确定。首先,需要明确滤波器的截止频率,这取决于需要滤除的高频噪声的频率范围。其次,需要考虑滤波器的增益和相位特性,以确保信号在通过滤波器后能够保持所需的幅度和相位关系。最后,还需要考虑滤波器的稳定性和实现复杂度,以确保滤波器在实际应用中能够稳定可靠地工作。 在实际设计过程中,可能需要通过仿真软件来验证所选参数的效果,并根据仿真结果进行调整和优化。此外,还需要注意选择高质量的元件来构建滤波器电路,以确保滤波器的性能和稳定性。
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