选购电源管理IC芯片时需要考虑哪些因素

发布时间：2023-05-29 13:54
作者：Ameya360
来源：网络
阅读量：2489

　　电源管理IC芯片(Power Management Integrated Circuits)，是在电子设备系统中担负起对电能的变换、分配、检测及其他电能管理的职责的芯。主要负责识别CPU供电幅值，产生相应的短矩波，推动后级电路进行功率输出。电源管理芯片对电子系统而言是不可或缺的，其性能的优劣对整机的性能有着直接的影响。选购电源管理IC芯片时需要考虑哪些因素？

选购电源管理IC芯片时需要考虑哪些因素

　　电源管理的范畴比较广，既包括单独的电能变换(主要是直流到直流，即DC/DC)，单独的电能分配和检测，也包括电能变换和电能管理相结合的系统。相应的，电源管理芯片的分类也包括这些方面，比如线性电源芯片、电压基准芯片、开关电源芯片、LCD驱动芯片、LED驱动芯片、电压检测芯片、电池充电管理芯片等。下面简要介绍一下电源管理芯片的主要类型和应用情况。

　　如果所设计的电路要求电源有高的噪音和纹波抑制，要求占用PCB板面积小(如手机等手持电子产品)，电路电源不允许使用电感器(如手机)，电源需要具有瞬时校准和输出状态自检功能，要求稳压器压降及自身功耗低，线路成本低且方案简单，那么线性电源是最恰当的选择。这种电源包括如下的技术：精密的电压基准，高性能、低噪音的运放，低压降调整管，低静态电流。

　　在小功率供电、运放负电源、LCD/LED驱动等场合，常应用基于电容的开关电源芯片，也就是通常所说的电荷泵(Charge Pump)。基于电荷泵工作原理的芯片产品很多，比如AAT3113。这是一种由低噪声、恒定频率的电荷泵DC/DC转换器构成的白光LED驱动芯片。AAT3113采用分数倍(1.5×)转换以提高效率。该器件采用并联方式驱动4路LED。输入电压范围为2.7V～5.5V，可为每路输出提供约20mA的电流。该器件还具备热管理系统特性，以保护任何输出引脚所出现的短路。其嵌入的软启动电路可防止启动时的电流过冲。AAT3113利用简单串行控制接口对芯片进行使能、关断和32级对数刻度亮度控制。

　　而基于电感的DC/DC芯片的应用范围最广泛，应用包括掌上电脑、相机、备用电池、便携式仪器、微型电话、电动机速度控制、显示偏置和颜色调整器等。主要的技术包括：BOOST结构电流模式环路稳定性分析，BUCK结构电压模式环路稳定性分析，BUCK结构电流模式环路稳定性分析，过流、过温、过压和软启动保护功能，同步整流技术分析，基准电压技术分析。

　　除了基本的电源变换芯片，电源管理芯片还包括以合理利用电源为目的的电源控制类芯片。如NiH电池智能快速充电芯片，锂离子电池充电、放电管理芯片，锂离子电池过压、过流、过温、短路保护芯片;在线路供电和备用电池之间进行切换管理的芯片，USB电源管理芯片;电荷泵，多路LDO供电，加电时序控制，多种保护，电池充放电管理的复杂电源芯片等。

　　特别是在消费类电子方面。比如便携式DVD、手机、数码相机等，几乎用1块-2块电源管理芯片就能够提供复杂的多路电源，使系统的性能发挥到最佳。

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　　电源管理芯片是一种用于监控、管理和优化系统电源的微型集成电路。它通常被应用在便携式电子设备、嵌入式系统等领域。　　1.电源管理芯片工作原理　　电源管理芯片通过监控系统各个部件的电能需求和供应状况，实现对电源的精确控制。其主要包括以下功能:　　电池充电管理：对锂电池等充电过程进行监测和控制　　电源变换管理：将不同的输入电压转化为稳定的输出电压　　功率管理：根据负载需求调节电源输出的功率　　温度管理：通过对系统温度的监控和调节，避免因过热而影响设备正常运行　　2.电源管理芯片应用场景　　电源管理芯片已成为各类电子产品中的重要组成部分。常见应用于：　　智能手机和平板电脑等便携式设备　　笔记本电脑和一些工业计算机、服务器等计算机设备中　　各种嵌入式系统，如家庭自动化、智能终端和物联网等设备中　　3.电源管理芯片发展趋势　　随着科技的不断进步，电源管理芯片也在不断更新和发展。　　未来，电源管理芯片有望实现以下方向的创新:　　模块化设计：单个芯片可以实现更多的功能和接口，提高整体性能和灵活性。　　低功耗设计：采用更加节能的处理方式，延长设备使用时间，减少充电次数。　　安全性设计：加强对数据安全的保护，提高设备使用的可靠性和安全性
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集微网消息，电源管理类芯片是在电子设备系统中负责电能的变换、分配、检测及其他电能管理职责的芯片，使得电压应保持在设备可以承受的规定范围内。其对电子系统而言是不可或缺的，其性能的优劣对整机的性能有着直接的影响。电源管理芯片是集成的电源管理器件，主要功能是稳压、升降压、恒流、交流-直流转换等，分为线性稳压器（LDO）、电荷泵（Charger-pump）芯片、DC-DC 转换器、AC-DC转换器、LED 驱动芯片等。其典型应用包括手机、笔记本电脑等消费电子的充电器、LED驱动器，以及电池供电设备的电量管理等。此外，工业自动化设备、智能电表等工业应用也是电源管理芯片的主要应用市场。受益于国内智能家电、3C产品、5G以及工业信息化等因素，下游终端需求将保持高速增长。据Semiconductor数据显示，预计到2026年全球电源管理芯片市场规模预计达到565亿美元。根据前瞻产业研究院数据，中国电源管理芯片市场规模由2012年的430.68亿元增长至2018年的681.53亿元，年复合增速达7.95%，行业整体保持着稳定增长的状态，预估到2020年中国电源管理芯片市场规模将增长至 860亿元。但从整体市场份额来看，目前国内厂商市场占有率较低，国内电源管理芯片市场的主要参与者仍主要为欧美企业，占据了80%以上的市场份额，另外，日、韩、台资企业也占据了一定份额。激烈市场竞争中的逐渐崛起尽管国内玩家不多，但也有一批电源管理芯片企业在激烈的市场竞争中逐渐崛起。韦尔股份、富满电子、圣邦股份、上海贝岭/南京微盟、芯朋微、力芯微等企业在国内市场占据一定领先优势。圣邦股份圣邦微电子股份有限公司（以下简称“圣邦股份”）主要产品为高性能模拟芯片，覆盖信号链和电源管理两大领域，拥有16大类1400余款在销售产品，包括运算放大器、比较器、音/视频放大器、模拟开关、电平转换及接口电路、数据转换芯片、小逻辑芯片、LDO、DC/DC 转换圣邦股份器、OVP、负载开关、LED 驱动器、微处理器电源监控电路、马达驱动及电池管理芯片等。圣邦股份于2019 年打入华为供应链，2019年公司电源管理类产品占公司营收的比重接近70%。圣邦股份在2018年收购了钰泰半导体28.7%的股权，并于2019年底公告称，拟收购钰泰半导体剩余71.3%的股权。钰泰半导体专注于电源管理类芯片的研发与销售。芯朋微无锡芯朋微电子股份有限公司（以下简称“芯朋微”）成立于2005年，2020年7月22日，在上海证券交易所科创板挂牌上市。公司专注于开发电源管理集成电路，实现进口替代，为客户提供高效能、低功耗、品质稳定的电源管理集成电路产品，推动整机的能效提升和技术升级。目前在产的电源管理芯片共计超过500个型号。从客户应用来看，芯朋微是国内家用电器、标准电源、移动数码等行业电源管理芯片的重要供应商，在国内生活家电、标准电源等领域实现了对进口品牌的大批量替代，在大家电、工业电源及驱动等领域也率先实现突破。公司产品客户主要包括美的、格力、创维、飞利浦、苏泊尔、九阳、莱克、中兴通讯、华为等知名终端公司。力芯微无锡力芯微电子股份有限公司（以下简称“力芯微”）成立于2002年，2020年7月23日，上交所官网显示，力芯微科创板上市申请获受理。力芯微致力于模拟芯片的研发及销售，主要通过高性能、高可靠性的电源管理芯片为客户提供高效的电源管理方案，并积极研发和推广智能组网延时管理单元、信号链芯片等其他类别产品。力芯微基于在手机、可穿戴设备等应用领域的优势地位，成为了消费电子市场主要的电源管理芯片供应商之一，并持续在家用电器、物联网、汽车电子、网络通讯等领域进行布局。目前，力芯微已经通过了多家全球知名消费电子客户严苛的认证流程，形成了包括三星、小米、LG、闻泰科技在内的优质终端客户群，并获得了客户的高度认可。据悉，力芯微与国内可比公司的电源管理芯片规模接近，且主要的电源管理芯片产品的性能指标已经达到或超过国际、国内竞标产品。上海贝岭/南京微盟8月6日，上海贝岭股份有限公司（以下简称：“上海贝岭”）发布关于收购南京微盟电子有限公司100%股权暨关联交易之资产过户完成的公告。南京微盟拥有AC系列、DC系列、数模混合三大产品线，与公司的产品互补性较强。通过收购南京微盟，公司电源管理芯片“一站式”定制方案提供能力进一步提升。上海贝岭表示，随着电源管理芯片应用领域的不断延伸，对电源管理芯片的需求更加差异化，产品线的广度和深度是为客户提供完整芯片解决方案的前提。8月28日，上海贝岭发布2020年半年度报告，在电源管理方面，报告期内，受国际贸易形势变化及疫情影响，上海贝岭电源业务在多个应用市场都受到了较大的影响。公司通过产品升级和新产品的导入以及和产业链上下游的协作，在保障供应安全的同时，努力向客户提供有竞争力的电源管理产品，保持了公司市场份额和行业地位。同时，公司持续在5G、物联网、智能电表、汽车电子等市场加大产品研发投入和新产品推广，并取得了一定的突破。接连布局下的机遇和挑战近年来随着我国消费类电子、工业控制、汽车电子等多个领域的蓬勃发展，以及智能装备制造、物联网、新能源等新兴领域的兴起，加之国产化替代趋势助推，国内对芯片产品的需求迅速扩大，资本也接连布局。上海聚源聚芯集成电路产业股权投资基金中心（有限合伙）（下称“聚源聚芯”）在今年3月通过受让的方式“突击”入股，持有力芯微2.92%股份共计140万股，为其第六大股东。值得一提的是，上海聚源聚芯系国家集成电路产业投资基金旗下子基金，后者持有前者45.09%股权。去年8月，华为旗下全资子公司哈勃投资投资了杰华特微电子；以及湖北小米长江产业基金合伙企业先后对南芯半导体和必易微电子进行了投资。杰华特微电子致力于功率管理芯片研究。目前，杰华特拥有电池管理、LED照明、DC/DC转换器等产品，其产品广泛应用在手机、笔记本电脑等电子设备产品。南芯半导体成立于2015年，主要提供Buck-Boost为核心的高性价比电源管理方案，2016年实现了支持Type-C Power Delivery协议的升降压充放电芯片的量产。必易微电子成立于2009年，致力于计算机、消费电子和LED照明等领域的电源管理方案的开发、设计、测试、销售及系统集成。其产品可应用于LED照明、充电器、电源适配器和小家电电源等领域。当然，国内电源管理芯片厂商在不断崛起的路上，机遇和挑战是并存的。一方面，国内模拟集成电路企业数量和规模不断增长，但大多起步晚、规模小，技术、人才及知识产权储备不足。对于IC设计公司来说，最大的挑战来自人才的瓶颈，优秀的模拟工程师和产品经理都需要多年的培养。另一方面，国外领先的模拟集成电路企业仍具备技术和市场方面的优势，与国际主流模拟集成电路公司相比，我国同行业厂商仍处于成长阶段，差距明显，市场份额低，很多高端模拟产品领域为国外厂商所垄断，但同时也具备较大的成长潜力与空间。未来在高效低耗化、集成化、内核数字化和智能化成为新一代电源管理芯片技术发展趋势的推动下，电源管理芯片需求也将实现巨大增长和升级。SiC、GaN等新材料由于良好的宽禁带特性、高频、高效率小体积等特性，平面生产工艺与现有Si半导体工艺兼容性强，快充手机以及5G新基建领域大幅投资，随之而来的庞大终端应用有望显著提升电源管理芯片的市场需求。7月28日，上海贝岭在互动平台回答投资者提问时表示，公司已拥有用于手机快充的协议芯片。近日，富满电子在互动平台上表示，在第三代半导体GaN（氮化镓）快充领域，公司目前有可搭配GaN的中高功率（≥65W）主控芯片、PD协议芯片等产品。小结总的来说，中国市场作为全球市场的重要组成部分，国内一批领先的电源管理芯片企业，将大有可为。在政策、资本、市场特性等多种机遇下，国内电源管理芯片企业在突围的路上，市场空间不断增大，同时挑战也巨大。
2020-09-22 00:00 阅读量：1314
浅谈电源管理芯片的主要市场
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浅谈电源管理芯片的主要市场

通信市场主要分为智能手机市场和通信基站市场。智能手机方面，将有两个因素驱动手机电源管理IC市场的发展：手机出货量的增长以及单部手机电源管理IC数量的增长。根据IDC的统计数据显示，从2003年以来，全球手机出货量大幅增长，从2003年的出货量仅960万部增长至2016年巅峰的14.73亿部，但是最近两年由于手机市场的逐渐饱和，全球智能手机出货量出现了一定程度的下滑，2018年全球手机出货量为13.95亿部。根据IDC的预测，2019年将是全球智能手机出货量出现负增长的又一年：IDC估计2019年智能手机出货量将达到13.9亿部，比2018年减少0.8％，IDC认为主要原因是更长的换机周期和地缘政治紧张局势。但是从更积极的方面来看，2019年下半年预计将成为一个转折点，智能手机出货量将恢复增长，并一直保持到2023年。虽然5G手机和可折叠设备对2019年的智能手机出货量可能不会产生太大影响，但之后的普及率将会上升。IDC预计2023年出货的四分之一设备将搭载5G调制解调器。未来单部手机的电源管理芯片数量也将迎来增长。随着手机模块以及功能的复杂化，单部手机的电源管理新品数量呈现出增长的趋势，例如目前的智能手机摄像头数量已经从多年前的单摄演变为目前的三摄乃至四摄，更多的摄像头意味着更多的电源管理芯片，例如三星Galaxy S10+中有6个独立的电源管理芯片，其中3个专门用于摄像头和显示屏。而未来5G所需要的更高能耗也对手机的电源管理芯片提出了更高的要求，以三星Galaxy S105G为例，相较于Galaxy S10+的摄像头数量提升至6颗，同时也支持5G，这也意味着更多的电源管理芯片，根据拆解可以发现三星Galaxy S10 5G的电源管理芯片数量提升至9颗。预计随着更多的摄像头以及对5G制式的支持，未来单部手机中的LDO、DC/DC 等电源芯片需求会普遍增加，单机数量增加大概30%-50%。通信基站方面，一方面5G基站需要更多的天线（更多的通道）、更多的射频组件、更高频率的无线电等都为电源管理芯片提出了更高的要求，另一方面，为了实现相同范围的覆盖，5G基站将采用更加密集的组网方式，根据工信部数据，截至2017年12月底，中国4G 宏基站数量为328万座，依据蜂窝通信理论计算，要达到相同的覆盖率，估计中国5G宏基站数量约为500万座，达4G基站数量的1.5倍。因此在我们看来，未来5G通信基站的建设数量将远远超过4G时代的基站建设数量，因此对于电源管理芯片的需求也将持续增长，叠加未来智能手机出货量恢复增长以及单部手机电源管理芯片需求量的增加。消费电子市场是电源管理芯片的主要市场之一，随着近年来采用蓝牙技术的TWS耳机的推广，TWS耳机有望成为电源管理芯片在消费电子领域新的增长点。由于TWS耳机体积更小，对电源管理芯片提出了更高的要求，集成度更高；同时由于TWS耳机一般还配备充电盒，因此不光TWS耳机对于电源管理芯片有需求，充电盒也同样会拉动电源管理芯片的需求。根据蓝牙技术联盟的数据，2018年蓝牙音频传输设备的年出货量已经高达9.1亿台，2014-2018年同比增长率均高于10%。同时蓝牙技术联盟预计未来蓝牙音频传输设备的年出货量将继续保持增长，有望在2023年达到12.7亿台/年的出货量，2019-2023年CAGR约达7%。无线蓝牙耳机有望成为市场主流。自从2016年苹果在手机上取消3.5mm耳机孔并发布AirPods真无线蓝牙耳机以来，各大厂商纷纷跟进，在取消3.5mm耳机孔的情况下，传统有线耳机必须配备转接头才可以使用，并且手机还不能同时充电及使用有线耳机，蓝牙耳机便成为了最佳解决方案之一，因此蓝牙无线耳机成为了近年来的市场热点。无线耳机市场有望迎来高景气。根据GFK数据，2016年无线耳机出货量仅918万台，市场规模不足20亿元。2018年无线耳机出货量同比增加41%，市场规模超过50亿美元。预计到2020年，无线耳机的市场规模将达到110亿美金，而整个智能耳机市场规模将在400亿美元以上。根据智研咨询的预计，2018-2020 年全球TWS耳机将实现高速增长，出货量分别达到6500 万台，1 亿台和1.5 亿台，年复合增速达51.9%。预计随着无线耳机音质以及功能性持续改善，未来无线耳机的渗透率有望继续提升。蓝牙技术联盟统计，目前出售的耳机中，半数已经采用了蓝牙，预计到2023年，9成的扬声器将采用蓝牙，蓝牙耳机的出货量将超过7.2亿，而出货的蓝牙设备中39%将支持音频传输，更多的出货量意味着对电源管理芯片更多的需求，因此我们看好未来在TWS耳机拉动下电源管理芯片的市场增长。物联网未来发展空间巨大。物联网建立在互联网之上，是各种感知技术的广泛应用。根据Statista统计，近年来全球物联网市场规模持续保持20%的增长速度，预计2019 年全球物联网市场规模将达到1.7 万亿美元。物联网设备数量也将迎来指数级增长，根据Statista的数据，2015年至2025年全球连接设备的数量将从154.1亿增加至754.4亿，预计未来几年YOY均保持在15%以上。物联网应用逐步涌现，从综合价值看广域物联网在个人穿戴、车联网、工业领域和智能家居的收入规模位于前列。预计到2020 年：从收入规模来看，占据收入前三位的是个人穿戴、车联网、工业领域应用；从增长趋势看来，车联网（92.5%），健康医疗（77.5%）和智慧城市（32.2%）排名靠前。国内目前物联网连接数较多的领域包括智慧家居、共享单车、远程抄表、畜联网等。未来电源管理芯片在AIoT市场将主要受益于连接设备数量的增长，上百亿数量级的设备数量增长将为电源管理芯片带来广阔的市场空间。由于我国新能源汽车的火爆，使得电动汽车电源管理市场逐渐升温。得益于新车的销售和存量电动汽车的售后服务，我国汽车电源管理市场近年来持续增长。2018年我国电动汽车电源管理市场规模约为30亿元左右，近年来YOY均保持在50%以上，随着新能源汽车的迅速发展，预计未来我国电动汽车电源管理市场将会迅速增长。2018年，中国车市出现自1990年以来的首次年度下滑，全年销量止步于2808.06万辆，同比下降2.76%。在整体车市下行的背景环境下，新能源汽车市场成为车市寒冬中的亮点。中汽协数据显示，2018年，新能源汽车继续保持高速增长，产销分别完成127万辆和125.6万辆，比上年同期分别增长59.9%和61.7%，超额完成此前规划的100万辆销量目标。随着我国新能源汽车配套产业的跟进，充电桩的持续建设等多方因素的推动，预计未来几年我国新能源汽车市场将持续增长，这也将带动上游的电源管理市场的迅速发展。
2019-11-14 00:00 阅读量：1503
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