WAYON維安（KOYUELEC光與電子）維安DCDC電源管理方案與應用

新起點，新征程，DCDC煉成之路

隨著新能源汽車、5G通信、工業(yè)4.0以及人工智能的快速發(fā)展，電源管理芯片的應用場景越來越豐富。同時傳統行業(yè)，如網通、電腦、安防、工業(yè)、消費類電子等市場持續(xù)增長，電源管理芯片的需求也在同步攀高。

DCDC是電源管理芯片中的一種提供直流電源的芯片，廣泛應用于各種電子產品中，是名副其實的電子產品心臟。廣義的DCDC包括線性穩(wěn)壓器（LDO）、開關穩(wěn)壓器(DCDC)和電荷泵穩(wěn)壓器(Charge Bump)，我們通常所說的DCDC是指開關穩(wěn)壓器。

DCDC的工作原理是通過控制開關組件的開通和關閉來傳輸能量，其工作原理決定了DC/DC具有高效率、高功率密度、允許寬輸入電壓等優(yōu)點，可以實現降壓和升壓，并具有優(yōu)良的熱性能。下圖是DCDC常用的拓撲結構。

圖1 DCDC常用的拓撲結構

DCDC開關電源高功率密度的優(yōu)點，更適合大電流、高電壓、高效率、小型化的應用需求，比如基站，數據中心，機器人，新能源汽車等新興行業(yè)的應用。參考未來智庫數據分析，在未來五年，全球DCDC的市場規(guī)模將達到50億美金，而中國市場的需求將超過30%。

圖2 圖片來源：未來智庫

雖然DCDC的市場空間廣闊，但是主要的市場份額都被國外模擬芯片巨頭占據，國產廠商的市場占有率偏低，未來國產廠商發(fā)展空間巨大。

模擬芯片的開發(fā)周期長，研發(fā)投入大，依賴研發(fā)人員的設計經驗，還需要工藝的支持。海外模擬芯片的大廠大多是IDM模式，產品種類齊全。中國半導體市場在歷次供應短缺中，不可避免的受到了海外廠商供應的限制，客戶沒有任何議價權，DCDC國產化的重要性和緊迫性日趨凸顯。

同時，在芯片產業(yè)上升到國家戰(zhàn)略層面的大背景下，隨著國產工藝的成熟和產能的提升，國產半導體在DCDC上迎來了巨大的發(fā)展機遇。

根據 Frost & Sullivan 統計，2020年中國電源管理芯片市場已經規(guī)模突破 800 億元，約占比全球電源管理芯片市場的35.9%。預計2020年至2025 年，中國電源管理芯片市場規(guī)模將以14.7%的年復合增長率增長，至2025年將達到234.5億美元的市場規(guī)模。DCDC電源芯片約占電源管理芯片市場規(guī)模的13.12%，則2019-2021年中國DCDC電源芯片市場規(guī)模分別約為97.48億元、100.11億元和105.92億元。

圖3 數據來源：Frost & Sullivan

能源效率和電力供應是任何行業(yè)發(fā)展的首要關注點，數據中心、安防、網絡通信、汽車計算及移動安全等對穩(wěn)壓電壓和電流源的要求的發(fā)展在很大程度上取決于各種類型的DCDC轉換器，這在很大程度上不斷增加了DCDC的市場規(guī)需求。維安將基于深耕多年的安防和網通行業(yè)應用為起始點，充分發(fā)揮自身在市場和研發(fā)方面的優(yōu)勢，多線發(fā)展，為客戶提供更有價值的電源方案。

安防監(jiān)控應用

圖4 維安DCDC在攝像頭上的應用方案

安防監(jiān)控的電源一般采用PoE或者DC 12V直流供電，經過第一級DCDC降壓到5V或3.3V，再通過第二級DCDC轉換器進行降壓為DSP、DDR、PHY提供電源。

網通行業(yè)

圖5 維安DCDC在無線路由器上的應用方案

網通類產品大多使用12V的適配器進行供電，，經過第一級DCDC降壓到5V或3.3V，再通過第二級DCDC轉換器進行降壓為各個子系統進行供電。

WD2306輸入電壓范圍2.5V to 5.5V，輸出電壓范圍0.6V to 3.6V，完全滿足DSP供電要求；工作效率最高可達94%，靜態(tài)電流＜20uA，關斷電流僅0.1uA，可以有效的降低其設備的功耗；其內部集成了高邊和低邊功率MOSFET，使外部應用電路簡單；最高開關頻率可達2MHz，可以采用小尺寸電感，降低BOM成本；同時內部集成了多種保護功能，包括過流保護、過壓保護、軟啟動等功能，提高了器件可靠性。

WD2316輸入電壓范圍4.5V to 18V，輸出電壓范圍0.8V to 7.0V，最高工作效率高達93%，靜態(tài)電流170uA，關斷電流小于3uA；采用COT控制方式，有利于輸出的快速瞬態(tài)響應，內部集成低導通電阻的高邊和低邊功率MOSFET，同時內部集成過壓保護、軟啟動、過溫保護等功能，其外圍電路也是相對簡單,以降低客戶BOM成本為目標。

以上5V/18V兩款DCDC都會推出SOT23和SOT563兩個封裝，其中SOT563是目前市場同樣規(guī)格最小的尺寸，采用先進的FLIP-CHIP封裝，大大減少因為打線帶來的寄生參數的干擾，并進一步提高效率。

未來，維安會結合自身市場特點，制定一個長期的DCDC的發(fā)展規(guī)劃，滿足各種市場的應用需求。針對傳統的網通，安防，TV等市場，維安在2022會推出5V/18V/28V，3A以下的通用性比較強的DCDC產品，2022年同步會啟動高壓小電流的產品的開發(fā)，比如40V/60V/80/100V，滿足工業(yè)，汽車，BMS等等市場的需求。同時維安還會針對CPU，FPGA，SOC等強大算力的應用，比如通訊，網絡，數據中心等行業(yè)，規(guī)劃大電流的DCDC產品，在3~5年內逐步完善DCDC的產品線。

審核編輯黃昊宇