最新一代的電子電路提供了越來越多的功能，這些功能是通過使用分立和高密度可編程器件獲得的。這些組件的不同電源要求給設計人員帶來了非常苛刻的挑戰(zhàn)。事實上，如今需要 10 個或更多不同電源軌的應用并不罕見。電源管理 IC (PMIC) 讓您能夠有效且高效地解決多個電源的問題，簡化項目并縮短應用程序的上市時間。

與傳統(tǒng)的分立元件解決方案相比，PMIC 能夠使用單個芯片同時處理多條電源線，大大減少了元件數(shù)量和印刷電路板 (PCB) 空間。除了減少電路占位面積外，PMIC 還通過集成先進的保護、熱管理和抗噪聲特性來提高產(chǎn)品可靠性和效率。通常集成到 PMIC 中的功能包括電壓轉換器和穩(wěn)壓器、電池充電電路、LED 驅動器、實時時鐘 (RTC)、排序、監(jiān)控和電源控制電路。

在本文中，我們將探討市場上 10 款最佳 PMIC，這些 PMIC 適用于消費電子、可穿戴設備、工業(yè)傳感器和執(zhí)行器、物聯(lián)網(wǎng)和汽車等應用。

英飛凌科技 OPTIREG

英飛凌的 OPTIREG 系列 PMIC 為安全、動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、ADAS、車身和汽車安全等關鍵汽車應用提供多個電源軌。OPTIREG PMIC 提供安全、高效和可靠的電壓調節(jié)，這要歸功于預調節(jié)和后調節(jié)電路、DC/DC 轉換器、線性穩(wěn)壓器和跟蹤的存在。額外的監(jiān)控和監(jiān)督功能使您能夠滿足汽車應用所需的安全要求。

TLF35584QVHS2的框圖如圖 1所示，可為安全相關應用提供八個輸出電壓（3.3 V、5 V 和 5.8 V）。它包括一個用于通信電源的 5V 低壓降后置穩(wěn)壓器、一個用于微控制器 (MCU) 電源的 5V/3.3V 低壓降后置穩(wěn)壓器，以及一個用于模數(shù)轉換的 5V 電壓基準轉換器 (ADC) 并用于跟蹤兩個獨立的傳感器電源。TLF35584 采用適用于自動光學檢測的 0 級耐熱增強型 VQFN-48 封裝，支持 ASIL-D 功能安全特性，例如 UV/OV 監(jiān)控、看門狗、錯誤監(jiān)控、帶兩個輸出的安全狀態(tài)控制器、和 BIST。

圖 1：TLF35584QVHS2 框圖（來源：英飛凌科技）

北歐半導體 nPM1100

Nordic Semiconductor 以其低功耗短距離無線芯片而聞名，在低功耗設備的設計方面積累了豐富的經(jīng)驗。它的第一個 PMIC，nPM1100，包括一個高效的雙模式可配置降壓穩(wěn)壓器和一個集成電池充電器。它可以用作 Nordic 的 nRF52 和 nRF53 SoC 的補充組件，也可以用作任何其他應用的獨立 PMIC。

集成電池充電器支持具有不同電池化學成分的鋰離子和鋰聚合物電池。三種充電模式可供選擇（自動涓流、恒流和恒壓）并包括電池熱保護。PMIC 允許通過具有自動端口檢測功能的 USB 為電池充電。如圖 2所示，PMIC 具有僅 27 mm 2的小尺寸（包括無源元件），而電源轉換效率可高達 92%。由于其極其緊湊的尺寸，它是可穿戴設備、連接醫(yī)療設備和其他尺寸受限應用的正確解決方案。

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圖 2：Nordic nPM1100（來源：Nordic Semiconductor）

微芯科技 MIC7401

Microchip Technology Inc.的MIC7401是一款可配置的 PMIC，集成了 5 個高達 3 A 的獨立同步降壓穩(wěn)壓器、一個獨立的非同步升壓穩(wěn)壓器 (200 mA)、一個高速 I 2 C 接口和一個用于存儲的 E 2 PROM調節(jié)器和排序參數(shù)。

該設備（圖 3）可以在兩種模式下運行：正常模式和待機模式。在正常模式下，可以對轉換器進行編程以支持不同的功能，例如啟動排序、軟啟動斜坡、輸出電壓電平、限流電平和每個通道的輸出放電。在待機模式下，器件進入低功耗模式，具有極低的靜態(tài)電流 (200 μA)，所有穩(wěn)壓器均開啟。1 mA 時的典型效率為 85%，而峰值降壓效率可高達 93%。

MIC7401 是一款多輸出設備，提供軟件可配置軟啟動、排序和數(shù)字電壓控制等功能，適用于固態(tài)驅動器、銷售點、服務器、3D 眼鏡、信息娛樂和網(wǎng)絡系統(tǒng)等應用。

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圖 3：Microchip MIC7401（來源：Microchip Technology）

模擬器件 ADP5320

Analog Devices, Inc. 提供廣泛的 PMIC 產(chǎn)品組合，在收購 Maxim Integrated 后進一步豐富。ADP5320旨在滿足電池供電解決方案的要求，例如可穿戴設備、醫(yī)療設備、物聯(lián)網(wǎng)應用和一次性傳感器設備。如圖4中的功能框圖所示，PMIC 包括九個數(shù)字可調穩(wěn)壓器（降壓-升壓、降壓和低壓降）、一個電量計、一個 12 位 ADC、2 kB OTP 存儲器和抗假冒邏輯，全部集成在一個緊湊的 42 球、2.880 × 2.980-mm WLCSP 封裝中。

ADP5320 采用 1.8V 至 5.5V 輸入電源電壓工作，支持多種類型的電池以及其他類型的直流電源。除了電量計（集成了一個精密的 16 位庫倫計數(shù)器）和用于監(jiān)控結溫、電池和輸出電壓的 12 位 ADC 之外，PMIC 還包括一個可編程排序引擎和系統(tǒng)故障恢復。

圖 4：ADP5320 框圖（來源：Analog Devices Inc.）

恩智浦半導體 PCA9420

NXP 的PCA9420PMIC 旨在為低功耗 MCU 應用提供多個電源軌，包括一個 315mA 線性電池充電器、I 2 C 可編程恒流和恒壓值，以及輸入過壓、過流、和熱保護。如圖 5所示，該器件集成了兩個具有 I 2 C 可編程輸出電壓的降壓轉換器和兩個低壓差 (LDO) 穩(wěn)壓器，可為系統(tǒng)提供不同的電壓軌。該芯片采用 2.09 × 2.09-mm、5 × 5 凸塊、0.4-mm 間距 WLCSP 封裝和 3 × 3-mm、24 引腳 QFN 封裝。

圖 5：PCA9420 框圖（來源：NXP Semiconductors）

瑞薩電子 DA9068

DA9068（圖 6）由 Dialog Semiconductor 開發(fā)，后來被 Renesas Electronics Corp. 收購，是一款旨在為系統(tǒng)提供多核 CPU、I/O、DDR 內存和外圍設備的器件。PMIC 具有高效的雙相、單相和射頻降壓轉換器，可對其進行配置以滿足大多數(shù)應用的啟動順序以及電壓和時序要求。動態(tài)電壓控制允許根據(jù)系統(tǒng)的工作點動態(tài)控制電源電壓。控制可以通過 I 2激活C 接口或通過通用 I/O 引腳 (GPIO)。器件中包含 RTC、通用 12 位 ADC 和 GPIO 等附加模塊，以支持電池電壓監(jiān)控和器件過熱保護等功能。

圖 6：DA9068 框圖（來源：瑞薩電子公司）

意法半導體STMP30

STMicroelectronicsSTMP30是一款專門設計用于為電池供電的便攜式設備上的 AMOLED 顯示器供電的設備。三個集成 DC/DC 轉換器提供 AMOLED 顯示面板所需的所有電源軌，輸出電壓可通過外部引腳上的單線協(xié)議進行編程。第一個轉換器具有升壓拓撲，允許您在 4.6 V 和 5.0 V 之間以 100 mV 的增量調整輸出電壓，從而優(yōu)化任何工作條件下的顯示亮度。STMP30 具有高系統(tǒng)效率以延長電池壽命，具有低靜態(tài)電流，并集成了具有受控浪涌電流限制的軟啟動、熱關斷和短路保護等功能。

德州儀器 TPS650330-Q1

Texas Instruments Inc.的TPS650330-Q1是一款高度集成的 PMIC，適用于汽車攝像頭模塊應用。該器件符合 AEC-Q100 1 級標準（圖 7），包括三個降壓降壓轉換器和一個 LDO 穩(wěn)壓器。BUCK1 轉換器接受高達 18.3 V 的輸入電壓，用于連接同軸電纜供電攝像頭模塊。LDO 和轉換器（在固定頻率 PWM 模式下運行）都具有獨立的電壓輸入，從而在設計和排序方面提供最大的靈活性。TPS650330-Q1 采用 24 引腳 VQFN 封裝 (4 × 4 mm)。

圖 7：TPS650330-Q1 應用電路（來源：德州儀器）

羅姆半導體 BD71850MWV

這個BD71850MWVRohm Semiconductor 的 PMIC 旨在提供 NXP i.MX 8M Nano 處理器和系統(tǒng)外圍設備所需的所有電源軌。該器件包括一個與 i.MX 8M Nano 處理器支持的電源模式兼容的定序器、六個降壓轉換器、六個 LDO 和控制邏輯，以便為所需的 DDR 存儲器供電。降壓轉換器的目標效率范圍為 83% 至 95%，可接受 2.7 V 至 5.5 V 的寬輸入電壓范圍，支持從電池到 USB 的不同電源。BD71850MWV 是一款可編程 PMIC，適用于為單核、雙核和四核 SoC 供電。該器件針對占用空間更小的解決方案進行了優(yōu)化，與同等分立配置相比，您可以將部件數(shù)量和 PCB 安裝面積減少 42%。

模擬器件 MAX77655

Maxim Integrated的MAX77655器件現(xiàn)已成為 ADI 的一部分，它是一款低靜態(tài)電流、單輸入、多輸出 PMIC，具有四個輸出，可提供高達 700 mA 的總輸出電流。MAX77655為低功耗和小尺寸應用提供完整、高效的電源解決方案。如簡化框圖（圖 8）所示，該器件提供四個可編程降壓-升壓開關穩(wěn)壓器輸出，只需要一個電感器。它可以由單個鋰離子電池供電，在小于 40 mm 2的緊湊封裝中提供總輸出電流為 700 mA（3.7 V IN， 1.8 V OUT ） 。啟動序列可以通過集成定序器進行控制，而 I 2C 接口允許您動態(tài)配置和監(jiān)控 PMIC。

審核編輯：湯梓紅