關(guān)鍵字：PMIC行業(yè) 電源管理芯片
根據市場(chǎng)專(zhuān)業(yè)機構的調查統計，全球電源管理集成電路(PMIC)市場(chǎng)從2013年反彈開(kāi)始，近年一直保持著(zhù)6~7%的年均增長(cháng)速度，預計到2016年，這一市場(chǎng)的整體營(yíng)收規模將達到387億美元的水平。推動(dòng)電源管理IC市場(chǎng)穩步成長(cháng)的動(dòng)力，主要來(lái)自于物聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、新能源和可穿戴設備等新興市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，正基于此，最近一年來(lái)電源管理半導體行業(yè)有針對性地開(kāi)發(fā)出了一系列新的應用技術(shù)和產(chǎn)品功能。
縱觀(guān)當前電源管理IC行業(yè)的發(fā)展，其中一個(gè)較為明顯的特征是，由于不同應用市場(chǎng)對電源管理IC的需求表現各異，使得電源管理芯片正在從原來(lái)通用類(lèi)器件逐漸轉化為專(zhuān)用型器件。在這一趨勢的影響下，越來(lái)越多的電源管理IC供應商更為緊密地圍繞不同行業(yè)用戶(hù)的應用需求特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)出多種性能差異化的電源管理芯片。
細分化應用趨勢形成
 飛思卡爾模擬產(chǎn)品高級市場(chǎng)經(jīng)理閆子波 |
“高轉換效率、低噪聲等性能指標一直是電源管理芯片的終極目標。”飛思卡爾模擬產(chǎn)品高級市場(chǎng)經(jīng)理閆子波表示，“但不同細分市場(chǎng)對產(chǎn)品的具體要求也大不一樣，例如：物聯(lián)網(wǎng)客戶(hù)端和可穿戴設備更關(guān)注的是電源管理芯片的效率、待機功耗及體積等；而汽車(chē)電子中的電源管理除了關(guān)注上述因素之外，還需要特別強調功能安全、輸入側的耐壓保護、是否有電壓實(shí)時(shí)監控等功能特性，如是否符合ISO26262道路車(chē)輛功能安全標準，拋負載時(shí)能否通過(guò)汽車(chē)電子電磁兼容ISO7637標準中各個(gè)波形的測試等等。”
目前飛思卡爾MC33907系統基礎芯片(SBC)配合汽車(chē)MCU已經(jīng)通過(guò)了ISO26262的ASIL-D級別認證，它不僅能夠為MCU和其它系統負載供電，并通過(guò)DC-DC開(kāi)關(guān)穩壓器、線(xiàn)性穩壓器和超低功耗節能模式來(lái)優(yōu)化能耗；而且還集成了CAN通信接口和多種功能安全措施，可滿(mǎn)足多項汽車(chē)OEM生產(chǎn)標準。新的一年，飛思卡爾還將計劃針對汽車(chē)車(chē)聯(lián)網(wǎng)應用，陸續推出新一代的電源管理芯片，配合其i.MX應用處理器，為客戶(hù)提供一整套的汽車(chē)級解決方案。此外，可穿戴設備同樣也是飛思卡爾未來(lái)開(kāi)發(fā)的一個(gè)主力市場(chǎng)，在這一領(lǐng)域，小體積、高效率、高集成度，甚至帶有無(wú)線(xiàn)充電功能，都是飛思卡爾電源管理IC的研發(fā)重點(diǎn)。
 德州儀器(TI)電池管理產(chǎn)品市場(chǎng)及應用經(jīng)理文司華 |
“功耗可以說(shuō)是可穿戴設備設計中的一個(gè)關(guān)鍵因素。”德州儀器(TI)電池管理產(chǎn)品市場(chǎng)及應用經(jīng)理文司華表示，可穿戴設備中的電池通常非常小(如100mAh)，設備又要持續幾天甚至幾周而不用充電，因此必須要具備高功率轉換效率；同時(shí)，一些時(shí)尚的手環(huán)式可穿戴產(chǎn)品的電子電路需要保持在極小的尺寸空間內，這使得包括電源管理在內的集成電路趨向高度整合化，且功率器件的占板面積和封裝規格都要做到盡可能小。
據介紹，TI目前在電池管理技術(shù)的開(kāi)發(fā)重點(diǎn)之一就是為可穿戴設備提供更廣泛保護和監控功能的充電器IC和電量計IC，其在2014年中期發(fā)布的bq25100充電器IC就是一個(gè)典型代表，它的尺寸僅為1.6×0.9mm，甚至比0603電容的尺寸還小，允許正常充電電流最小為10mA，并且能夠將充電截止電流或預充電電流設置為1mA的高精度水平。
快速充電管理需求突顯
而在普通消費電子市場(chǎng)上，隨著(zhù)移動(dòng)終端處理器向著(zhù)8核64位的方向迅速演進(jìn)，智能手機和平板電腦所配備的電池容量大幅提升，以增強續航能力，3000mAh電池已成為手機的標配，而越來(lái)越多的平板電腦正在采用5000mAh以上的電池。面對如此大容量的電池系統，傳統的線(xiàn)性方案只能給出1A左右的充電電流，同時(shí)發(fā)熱厲害，已不能適應這種新的應用發(fā)展，為此，大容量電池的快速充電管理需求日益冒升。
 希荻微電子有限公司應用總監郝躍國 |
一套完整的充電路徑一般包括：AC-DC適配器(或USB下行充電端口)、USB電纜、智能終端上的充電芯片和電池。“為了實(shí)現快速充電，對整個(gè)充電路徑的各個(gè)環(huán)節都提出了更高的要求。”希荻微電子有限公司應用總監郝躍國詳細分析道：“根據快速充電技術(shù)QC2.0等的要求，AC-DC適配器需要能夠根據充電芯片的要求，送出5V/9V/12V甚至20V的電壓，而目前主流的適配器還僅僅只能給出固定的5V電壓。其次，由于傳送的電流更大，要求廠(chǎng)家提供導電能力更強、寄生電阻更小的USB電纜，以降低電纜上的壓降；同時(shí)也對USB端口的設計和在PCBA上的走線(xiàn)寬度等要求更高。”
另一方面，對于關(guān)鍵部件充電芯片來(lái)講，需要能夠處理高達20V的直流工作電壓，加上考慮到電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，還要求充電芯片能夠耐受足夠高的浪涌電壓；對充電芯片的另一個(gè)重要的技術(shù)要求是能夠向電池提供高達3A甚至4.5A的充電電流，且芯片本身不能有顯著(zhù)的發(fā)熱，這些都對充電芯片的設計、成本、封裝等提出了嚴苛的要求。此外，作為整條充電路徑的最后一環(huán)，鋰離子電池本身也應能夠承受足夠大的充電電流。
就目前業(yè)界推出的各種開(kāi)關(guān)式充電解決方案和標準，如高通QC2.0、聯(lián)發(fā)科技Pump Express等，其基本開(kāi)發(fā)思路包括：一、提高充電電壓，從傳統的5V供電到更高的9V、12V甚至20V電壓；二、加大充電電流，以向電池傳送更高的功率，實(shí)現快速充電。配合這些方案標準，目前TI等一批電源管理芯片廠(chǎng)商紛紛向市場(chǎng)推出了各種高電壓大電流的開(kāi)關(guān)式充電芯片，以實(shí)現高效率的充電管理。
談到現階段快速充電IC的技術(shù)開(kāi)發(fā)重點(diǎn)，郝躍國認為，主要包括最高20V輸入電壓下的工藝和設計處理；從5V到20V的寬范圍輸入電壓情況下的充電電壓和充電電流精度的控制；集成電源路徑智能管理的設計，大電流情況下的效率和散熱設計；對充電端口類(lèi)型的智能檢測和對各種快充標準的兼容設計；通過(guò)I2C接口向系統提供各種充電參數的在線(xiàn)配置等。
據了解，希荻微電子已成功量產(chǎn)了與國際大廠(chǎng)軟硬件完全兼容的1.5A快充芯片HL7005，市場(chǎng)反響熱烈；并且結合下一代智能手機平臺的發(fā)展，希荻微電子還將于2015年陸續推出充電電流高達4.5A的快充芯片HL7012和3A充電電流的快充芯片HL7008。HL7012是一顆輸入電壓高達16V、充電電流高達4.5A、帶電源路徑管理的快充芯片，采用散熱性能良好的QFN封裝；HL7008則是一顆專(zhuān)為智能手機和平板電腦定制的充電電流高達3A的快充芯片，內置了電池激活和復位開(kāi)關(guān)。
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