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电源管理IC的功能和应用领域有哪些?

PMIC(Power Management IC)又称电源管理IC,是一种特定用途的集成电路,其功能是为主系统作管理电源等工作。
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  PMIC(Power Management IC)又称电源管理IC,是一种特定用途的集成电路,其功能是为主系统作管理电源等工作。PMIC常用于以电池作为电源的装置,例如移动电话或便携式媒体播放器。由于这类装置一般有多于一个电源(例如电池及USB电源),系统又需要多个不同电压的电源,加上要控制电池的充放电,以传统方式满足这样的需求会占用不少空间,同时增加产品开发时间,因此造就了PMIC的出现。

  电源管理IC主要功能

  PMIC的主要功用为控制电量流量及流向以配合主系统需要。在多个电源(例如,外部真流电源、电池、USB电源等),选取、分配电力给主系统各部分使用,例如提供多个不同电压的电源,并负责为内部电池充电。因为使用的系统多以电池为电源,其多使用高转换效率的设计,以减少功率损耗。PMIC的功能包括:

  直流-直流转换器

  低压差稳压器(LDO)

  电池充电器

  电源选择

  动态电压调节

  各电源开启、关闭次序控制

  各电源电压检测

  温度检测

  其他功能

  由于需要与主系统协调,因此需要与主系统沟通的讯号接口,一般会使用I²C或SPI等串联接口,部分功能较简单的PMIC会直接以独立讯号接至MCU的GPIO。部分PMIC能够接上后备电源作供应实时时钟之用,有些会有简单的电源状态指示,例如使用LED显示电池充放电状态。有些PMIC是专为某特定系列的MCU而设计,开发对应MCU的公司会有现成的固件支援该PMIC的工作。

  电源管理IC分类

  电源管理半导体本的主导部分是电源管理IC,大致可以概括为以下8种。

  1.AC/DC调制IC,包括低压控制电路和高压开关晶体管;

  2.DC/DC调制IC,包括升压/降压调节器和电荷泵;

  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.脉冲调节或脉冲调节PWM/PFM控制IC,是脉冲频率调节和/或脉冲宽度调节控制器,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),包括正负调节器和低压降LDO调制管;

  6.电池充电和管理IC。包括电池充电、保护和电量显示IC,以及电池数据通信的智能电池IC;

  7.热插板控制IC(免除从工作系统中插入或拔除另一个接口的影响);

  8.MOSFET或IGBT的开关功能IC。

  电源管理IC主要应用领域

  电源管理芯片是所有电子产品和设备的电能供应中枢和纽带,其重要性使其成为模拟集成电路中最大的细分领域。电源管理芯片主要的应用领域包括:

  1、LED 照明领域

  LED 现已广泛用于通用照明、景观照明、汽车照明、背光应用、信号及指示、显示屏等领域;而驱动芯片作为 LED 不可或缺的核心部件,控制着 LED 的发光线性度、功率、寿命等关键因素。凭借高效、节能和环保等优势,LED 在下游应用市场不断渗透,LED 驱动芯片顺应市场趋势得到快速发展;根据中国照明电器协会数据,2010-2021 年中国照明电器全行业销售额保持稳定增长,2021 年销售额约 6,800 亿元人民币,其中,外销额约为 4,225 亿元人民币,同比增长 16.57%。

  2、通用电源领域

  通用电源广泛运用于智能手机、平板电脑、笔记本电脑、新能源汽车等领域。其中,在智能手机领域,根据 IDC 的数据,2021 年全年全球智能手机市场出货量 13.548 亿台,全球平板电脑总出货量达到 1.68 亿台;在笔记本电脑领域,StrategyAnalytics 最新发布的研究报告显示,全球笔记本电脑出货量为 2.68 亿台。同时,据 GIR(GlobalInfoResearch)调研,按收入计,2021 年全球高清机顶盒(STB)收入大约 217.00 亿美元,预计 2028 年达到 377.50 亿美元。未来随着东南亚等国家和地区网络机顶盒的不断普及全球网络机顶盒市场规模仍将持续较快增长,预计将于 2022 年持续上涨至 3.37 亿台。庞大的终端应用推动通用电源管理芯片形成较大规模的市场需求;同时,快充技术在智能手机、平板电脑和笔记本电脑等消费电子领域的应用渗透也推动通用电源芯片需求增长。

  3、家电领域

  家电市场主要包括各类生活家电、厨房家电、健康护理家电、白电(冰箱/空调/洗衣机)、黑电(电视)等;同一台家电中通常会使用多颗不同类型的电源管理芯片。近几年,随着中国家电业持续进行转型升级和技术创新,研发能力显著提高,家电消费升级态势明显,行业经济运行质量总体健康;

  根据全国家用电器工业信息中心发布的《中国家电行业报告》相关数据显示,2017 年至 2019 年家电行业国内市场零售额由 7,953 亿元增至 8,032 亿元;同时,在出口方面,根据中国家用电器协会和海关总署数据,2021 年中国家电行业全年出口额首次突破千亿美元大关,达到 1,044 亿美元,同比增长 24.7%,2012-2021 年家电出口保持增长,复合增长率达 8.36%。

  4、IoT 领域

  近几年来,物联网概念加快与产业应用融合,成为智慧城市和信息化整体方案的主导性技术思维;DC研究数据显示,2020年全球物联网支出达到6,904.7亿美元,其中中国市场占比23.6%;同时,IDC 预计到 2025 年全球物联网市场将达到 1.1 万亿美元,年均复合增长 9.76%,其中中国市场占比将提升到 25.9%,物联网市场规模全球第一。受物联网市场增长的驱动,相关半导体应用也将受益增长。


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