在电源管理IC (PMIC)设计的挑战

关键的外卖

• 电源管理IC设计过程旨在有效地调节能量转化和分配过程的电子设备。

• 在PMIC设计、热管理、功率损耗、噪音、和效率损失可以主要挑战。

• 低阻组件的使用,散热技术,最佳的组件放置,等等,一些解决PMIC的设计挑战。

电源管理集成电路在电子设备(PMIC)是至关重要的组件。他们是为了实现电源管理的效率。通常,PMICs用于智能设备,物联网设备和医疗诊断设备,便于减少能耗,优化效率,延长电池寿命。

例如,让我们考虑一个智能手机包含常见的组件(比如中央处理单元、显示、传感器、摄像头和无线模块。这些组件中的每一个都需要不同的输入电源电压和电流-优化运行的电话。PMIC的智能手机接收电池电压作为输入,并提供了调节电压到这些不同的组件。

然而,在电源管理IC (PMIC)设计过程中,设计师面临多重挑战,从功率损耗热管理,从而影响电子设备的效率和性能。在本文中,我们将探索PMIC的功能和不同PMIC设计期间所面临的挑战。

PMIC功能的概述

PMIC集成了所有的电源管理功能集中到一个单一的集成电路有效地调节,转换和分发设备的不同组件的能力。它通过确保角色在半导体器件和功能如下:

PMIC操作步骤

PMIC详细操作步骤

1. 输入功率:PMIC接收功率的电源,电池,或外部电源。在这个阶段,电压通常是不受监管的,取决于源。

2. 功率调节:PMIC稳压器,有助于将输入电压转换为不同的组件所需的电压水平稳定的功能。

3. 权力转换:PMIC经常使用直流-直流转换器或电压调节器,如巴克或提高转换器,有效转换能力所需的电压水平,加快(增加)或辞职(巴克)电压的要求。

4. 权力测序:某些设备需要力量和测序,以防止在初始化期间电压激增或下降等问题。PMIC管理权力铁路测序,以确保提供的电压以正确的顺序。

5. 电力监控:监控电路,PMIC跟踪参数如电压、电流、温度、电池状态,等等,分析设备的性能。

6. 电源保护:PMIC提供功能像热停堆,过压保护,过载保护,维护设备如果任何参数超过指定的限制。

7. 功率优化:PMIC实现电压缩放技术,动态电压和频率缩放和睡眠或低功耗模式调整电源基于设备的作战需求。这种优化有助于降低能耗和提高能源效率。

电源管理集成电路设计的挑战

当开发一个电源管理IC设计能够理想地实现上述功能,有一些设计挑战,设计师需要仔细考虑。让我们讨论它们。

PMIC设计挑战

1。效率和功率损耗

PMIC设计、效率和功率损耗是主要的挑战。这些问题背后的原因是:

• 开关切换过渡期间的损失由于固有的电容和电阻的半导体器件。
• 电阻电力半导体和组件,比如PMIC电路中使用的电感和电容。
• 功耗PMIC在低功耗待机模式。

2。热管理

PMIC生成热量在监管的过程中,转换和权力的分配。如果不妥善处理,这些热量会导致降低效率和可靠性的问题。这里有一些挑战PMIC热管理设计:

• PMICs旨在处理高功率水平在一个紧凑的形式。然而,由于高功率密度,可以局部芯片产生的热量。
• PMICs常常集成到系统有限的空间,其中可能包括多个其他组件,痕迹,在PCB层。然而,这可以限制有限区域的热管理解决方案,要求设计师寻找紧凑的解决方案或优化组件位置的设计。
• 作为PMICs放置在靠近其他组件,热它们之间的相互作用会导致温度的增加。

3所示。电源完整性和噪音

保持稳定的电源电压和减少噪音是PMIC设计的一个关键方面。然而,各种各样的设计和操作注意事项可以有负面影响的结果,如:

• 不同组件的不同电流需求会导致电压降和电源噪声。在大功率操作尤其突出。
• PMIC的转换作用可能导致电源高频噪声和信号线路。
• 寄生电感、电容通过引入的阻力,痕迹,包互联可以影响电源完整性和噪音。
• 可怜的PCB布局和路由可以妥协的完整性通过引入不必要的噪声和阻抗不匹配。
• 高频开关和信号转换会导致PMIC发出电磁干扰(EMI)。
• 负载突然变化,温度变化,从教育管理信息系统和其他设备也可以使用PMIC影响力的完整性和噪音设计。

精心设计的考虑需要减轻这些挑战在电源管理IC (PMIC)设计过程。下表列出了可能的解决方案,这些提到的挑战及其对PMIC设计的影响。

解决PMIC的设计挑战

PMIC最小化设计挑战的一个有效的方法是使用工具和先进的模拟和分析能力。工具,如快板X允许分析权力的分布、电压波动、温度分布、散热等因素影响集成电路设备的性能。通过这一分析,设计者可以开发一个最佳组件位置和无缝集成电源管理IC (PMIC)设计战略所以你的设备可以实现最优、性能可靠。

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