了解電源管理的基礎(chǔ)

無(wú)論是使用電池、直流電源還是交流電源的電子設(shè)備，電源電路都是其核心組成部分。這樣的基礎(chǔ)電路對(duì)一個(gè)系統(tǒng)的總體性能、穩(wěn)定性與效率都有著重要影響。

在科技的進(jìn)步引領(lǐng)下，電源管理電路已經(jīng)從早期以分立元件為主（此類解決方案通常體積大、花費(fèi)高、設(shè)計(jì)復(fù)雜）發(fā)展至現(xiàn)在的集成解決方式（以體積小、效率高、易于管理及配置應(yīng)用需求為主）。目前，集成于單一芯片中的電源解決方案已往智能化、可編程的方向發(fā)展，使得設(shè)計(jì)工作大大簡(jiǎn)化，物料清單成本顯著降低，整體系統(tǒng)效果得以提升，并大幅增加了系統(tǒng)的靈活性。

電源種類涵蓋了交流電、直流電、電池供電以及超低功率直流電（用于能源回收）。其中，電池供電設(shè)施常見的應(yīng)用是采用鋰離子（Li-ion）或鋰聚合物（LiPo）電池，這些電池串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成電池組，從而能夠增加總電流和電池容量。

DC-DC轉(zhuǎn)換器

DC-DC轉(zhuǎn)換器在電源設(shè)備中也扮演著重要角色，負(fù)責(zé)將一種直流電壓轉(zhuǎn)換為另一種電壓值。這類轉(zhuǎn)換器主要分為隔離和非隔離兩種，隔離轉(zhuǎn)換器基于安全考慮，通過(guò)變壓器或電容形式將輸入和輸出電源隔離，而非隔離轉(zhuǎn)換器則包含一條直接的從輸入到輸出的電流路徑，并共享輸入和輸出接地。

DC電壓調(diào)節(jié)器

DC電壓調(diào)節(jié)器，又可以被分為開關(guān)型或線性型兩類，其使用方法依賴于電壓轉(zhuǎn)換方式。設(shè)計(jì)工程師在選取適用的DC電壓調(diào)節(jié)器時(shí)，需要依據(jù)輸入和輸出電壓，以及預(yù)估的負(fù)載電流進(jìn)行選擇。線性調(diào)節(jié)器利用線性元件將輸入電壓VIN轉(zhuǎn)換為通常不同的調(diào)整后的輸出電壓VOUT。低壓差調(diào)節(jié)器（LDO）則是線性調(diào)節(jié)器的一種特殊類型，它能在輸入電壓與輸出電壓十分接近的情況下，達(dá)到高效率的輸出電壓調(diào)整。線性調(diào)節(jié)器的典型有：1.功耗變化大。2.最適合低功率和低電流應(yīng)用。3.效率嚴(yán)重依賴于電壓差VOUT - VIN。4.噪音和射頻發(fā)射微乎其微。5.適合敏感的模擬IC，如傳感器和鎖相環(huán)。

電源管理集成電路

電源管理集成電路（PMIC）則是用于電壓轉(zhuǎn)換、電壓調(diào)整和電池管理的集成電路。功能包括電源系統(tǒng)排序，為多個(gè)負(fù)載供電以及防止過(guò)電壓、欠電壓、過(guò)電流和熱故障的保護(hù)。PMIC的主要優(yōu)勢(shì)在于，它能夠通過(guò)單一的集成電路提供多個(gè)電源軌道，對(duì)于需要多個(gè)不同電壓供電的高度集成應(yīng)用至關(guān)重要。

為了提高效率并最大化減少散熱，電源管理解決方案的設(shè)計(jì)者應(yīng)盡可能地減少發(fā)熱，以防止熱失控，甚至可能對(duì)系統(tǒng)或組件造成損壞。同時(shí)，現(xiàn)代的PMIC可以執(zhí)行一些，甚至所有應(yīng)用程序的電壓控制需求，這也是它們靈活性的其中一個(gè)重要因素。結(jié)合固件使用，這些高適應(yīng)性的PMIC可在不需要改變物理電路的情況下適應(yīng)各種應(yīng)用，從而縮短產(chǎn)品的上市時(shí)間，并讓在多種應(yīng)用間的無(wú)縫切換成為可能。

毫無(wú)疑問(wèn)，電源管理電路的設(shè)計(jì)與實(shí)施對(duì)于任何電子設(shè)備的整體性能和可靠性至關(guān)重要。無(wú)論你是設(shè)計(jì)工程師、制造商，還是學(xué)生，掌握電源管理應(yīng)用的知識(shí)都是必不可少的。