如何选择电源管理芯片？有什么技巧？

近年来，在下游电子产品整机产高速增长的带动下，中国电源管理芯片市场保持稳定的增长。据SEMI数据，2019年中国电源管理芯片市场规模达到736亿元，同比增长8%。2020年达790亿元，2015-2020年复合增长率为7%。下游应用领域广阔且相关应用终端发展繁荣，未来强劲的下游需求将是带动整个电源管理芯片产业持续增长的强劲动力。

电源管理 IC(Power Management IC) 是一种用于管理电源的集成电路，它可以帮助减少功耗、提高系统可靠性和稳定性，并被广泛应用于各种电子设备和系统中。在现代电子产品中，PMIC 已经成为必不可少的芯片之一。

电源管理 IC 芯片选型，主要是根据以下参数进行：

功耗：电源管理 IC 芯片的功耗是一个重要的参数，它反映了芯片的能源消耗。电源管理 IC芯片的功耗通常分为静态功耗和动态功耗两种。静态功耗是指在芯片待机状态下的功耗，而动态功耗是指在芯片运行状态下的功耗。

转换效率：转换效率是电源管理 IC 芯片的另一个重要参数，它反映了芯片将输入电能转换为输出电能的效率。电源管理 IC 芯片的转换效率通常分为输入效率、输出效率和应用效率三种。

电压调节精度：电压调节精度是指电源管理 IC 芯片对输入电压的调节精度。电压调节精度越高，芯片的输出电压就越稳定。

电流控制精度：电流控制精度是指电源管理 IC 芯片对输出电流的控制精度。电流控制精度越高，芯片的输出电流就越稳定。

温度控制精度：温度控制精度是指电源管理 IC 芯片对芯片温度的控制精度。温度控制精度越高，芯片的温度就越稳定。

响应速度：响应速度是指电源管理 IC 芯片响应输入信号的速度。响应速度越快，芯片的控制就越精准。

可靠性：可靠性是指电源管理 IC 芯片在长时间使用和频繁开关时的性能表现。可靠性越高，芯片的使用寿命就越长。

电源管理芯片竞争格局

了解了选型参数指标后，认识电源管理芯片的生产厂家也很重要。

目前，中国电源管理芯片市场仍由欧美企业主导，中国厂商市占率较低。根据芯朋微招股书，截至2020年5月欧美企业在中国占据80%以上市场份额，中国企业尚无法在产销规模上与TI、ADI、英飞凌等欧美厂商竞争。中国市场份额前五中国厂商为芯朋微、士兰微、上海贝岭、富满电子、圣邦股份和晶丰明源，其中晶丰明源市占率最高达1.13%。 产品品类上，国内厂商的产品品类数均在1000上下，其中圣邦微电子以超过1000的产品数量小幅领先其他企业电源管理芯片。同步子产品技术和应用领域升级， 产品种类繁多，导致行业集中度较低。行业应用领域越多、产品品类越多的公司竞争力越强，如电源管理芯片市场份额最高的龙头厂商德州仪器(15%),根据芯朋微招股说明书可以知道其产品品类超10万，断崖式领先中国厂商，中国电源管理芯片企业跨产品线及跨行业能力较为薄弱，所以产品品类和市场份额与欧美企业相比都相对较少。

什么是电源芯片?它有什么作用?在选择电源芯片的时候，应该考虑那些地方?输入电压线性调整率、输入电压线性变化时对输出电压的相对影响?下面先来了解几个概念问题：

1、输出电压负载调整率：负载电流变化时输出电压相对变化情况

2、输出电压精度：器件输出电压的误差范围

3、负载瞬态响应：负载电流从一个小值到最大流快速变化时，输出电压的波动。

4、电源芯片选择DC/DC还是LDO?

这个取决于你的应用场合。比如用在升压场合，当然只能用DC/DC，因为LDO是压降型，不能升压。

另外看下各自的主要特点：

DC/DC：效率高，噪声大;

LDO：噪声低，静态电流小;

所以如果是用在压降比较大的情况下，选择DC/DC，因为其效率高，而LDO会因为压降大而自身损耗很大部分效率;

如果压降比较小，选择LDO，因为其噪声低，电源干净，而且外围电路简单，成本低。

LDO是lowdropoutregulator，意为低压差线性稳压器，是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器，如78xx系列的芯片都要求输入电压要比输出电压高出2v~3V以上，否则就不能正常工作。但是在一些情况下，这样的条件显然是太苛刻了，如5v转3.3v，输入与输出的压差只有1.7v，显然是不满足条件的。针对这种情况，才有了LDO类的电源转换芯片。

LDO线性降压芯片：原理相当于一个电阻分压来实现降压，能量损耗大，降下的电压转化成了热量，降压的压差和负载电流越大，芯片发热越明显。这类芯片的封装比较大，便于散热。

LDO线性降压芯片如：2596，L78系列等。

DC/DC降压芯片：在降压过程中能量损耗比较小，芯片发热不明显。芯片封装比较小，能实现PWM数字控制。

DC/DC降压芯片如：TPS5430/31，TPS75003，MAX1599/61，TPS61040/41

LDO是lowdropoutregulator，意为低压差线性稳压器，是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器，如78xx系列的芯片都要求输入电压要比输出电压高出2v~3V以上，否则就不能正常工作。

但是在一些情况下，这样的条件显然是太苛刻了，如5v转3.3v，输入与输出的压差只有1.7v，显然是不满足条件的。针对这种情况，才有了LDO类的电源转换芯片。生产LDO芯片的公司很多，常见的有ALPHA，Linear(LT)，Micrel，Nationalsemiconductor，TI等。

电源管理芯片是电子产品中负责电源管理和保护的核心器件之一。选用适合的电源管理芯片能够提高系统效率，延长电池寿命，并避免系统损坏。

1.电源管理芯片的选择方法

1.1 确定功率需求：首先需要确定所需电源的电压和电流值，以此来选择适合的电源管理芯片。

1.2 芯片功耗：考虑芯片的功耗，从而避免选择导致过热、短寿命和稳定性差等问题的芯片。

1.3 封装类型：封装类型对于电源管理芯片的使用环境至关重要。常见的封装类型有QFN、WLCSP和BGA，应根据实际情况选择。

2.电源芯片发烫的原因及处理措施

2.1 原因：电源芯片发烫的原因主要是功率过大、散热不良和环境温度过高等。过高的温度会导致电源芯片的性能下降或甚至损坏。

2.2 处理措施：可采用散热设计或添加散热片等方式来提高散热效果，还可以通过调整输入电压或频率等参数来减少功率消耗。

作为电子系统中必不可少的部分，电源模块极最常见，同时也是极考验硬件工程师功力的部分之一。电源模块是电子系统中对电能实现转换、分配、控制和监测等功能的子系统，整个电子系统的功耗、性能、成本和体积都与电源模块设计直接相关。现代大型电子系统正在向高集成、高速、高增益、高可靠性方向发展，电源上的微小干扰都会对电子设备性能产生影响，这就需要设计出低噪声、抗纹波能力强的电源模块;而在便携式设备中，电池供电情况越来越多，这就对续航时间提出了高要求，这通常对应着其电源模块高效、高可靠和低静态电流的极致要求。

总之，电源模块设计是电子系统性能发挥的基础，只有做好系统的电源模块设计之后，才有机会去追求性能和稳健地实现系统的所有功能。而电源模块设计极为重要的就是如何选合适的芯片和技术方案。通常，根据电源模块中各个支路的情况，确定输入和输出电压差，然后根据应用需求，在效率指标、散热限制、噪声要求、系统复杂性和成本等多个条件约束下，就能选出最合适的电源芯片，然后根据选定的电源芯片来实现相应的电源转换与分配的功能。