микросхема контроллер

Интегральная схема управления питанием (контроллер PMIC) применяется для контроля питания в различных электрических устройствах и их модулях, которым характерен определенный диапазон напряжений.

Контроллеры питания

Контроллер питания PMIC отвечает за управление зарядом аккумулятора и режимами ожидания, процессы в преобразователях постоянного тока в постоянный, масштабирование напряжения вниз или вверх, среди прочего. В настоящее время можно найти и купить микросхему контроллера питания PMIC в нескольких конструктивно-функциональных версиях:

• с низким падением напряжения;
• с частотно-импульсной модуляцией; 
• с широтно-импульсной модуляцией; 
• на силовых полевых транзисторах с часами реального времени.

Типичный PMIC содержит один или несколько переключающих преобразователей постоянного тока, таких как понижающие или повышающие преобразователи, и линейные стабилизаторы, такие как LDO. Сердцем PMIC является силовой транзистор, представляющий собой большой транзистор площадью несколько квадратных миллиметров, объединенный в несколько банков транзисторов. Очень важно, чтобы эти параллельные устройства имели очень низкое сопротивление (также известное как RdsON), чтобы свести к минимуму потери мощности, тепловыделение и повысить эффективность преобразования энергии.

При проектировании PMIC используют производственный процесс 200 мм или 300 мм. Некоторые PMIC производятся в разветвленной упаковке на уровне панели.

Контроллеры напряжения

Источники питания на плате, такие как микросхема ШИМ контроллера PB223, принимают на себя нерегулируемое входное напряжение и выдают на выходе регулируемое выходное напряжение. Они берут нерегулируемый вход, изменяют его до необходимого значения и выдают отрегулированную мощность. Использование стабилизированного источника питания IC гарантирует безопасность и эффективное использование схемы, требующей узкого диапазона напряжения.

Микросхемы источников питания можно условно разделить на два типа: линейные стабилизаторы и импульсные стабилизаторы.

В случае линейного регулятора единственным форматом выходного сигнала является понижающий режим, который генерирует более низкое напряжение, чем входное.

Импульсные стабилизаторы, напротив, предлагаются в четырех выходных форматах, обеспечивающих большую гибкость:

• Понижающий тип, который создает напряжение ниже входного напряжения;
• Тип Boost, который генерирует напряжение выше входного напряжения;
• Понижающе-повышающий тип, который выдает постоянное напряжение независимо от высокого или низкого входного напряжения;
• Инвертирующий тип, который создает отрицательное напряжение из положительного напряжения.

Методы выпрямления импульсных регуляторов включают как синхронную, так и асинхронную (диодное выпрямление) топологии.

Микросхемы контроллера напряжения (стабилизатора напряжения) представляют собой устройства с тремя клеммами, которые обеспечивают постоянное выходное напряжение постоянного тока, не зависящее от входного напряжения, выходного тока нагрузки и температуры.

Существует три типа интегральных схем (ИС) управления напряжением: 

1. Линейные стабилизаторы напряжения на ИС.
2. Импульсные стабилизаторы напряжения на ИС. 
3. Преобразователи постоянного тока в постоянный.

Линейные контроллеры напряжения используют активный проходной элемент для снижения входного напряжения до регулируемого выходного значения.

Напротив, импульсные контроллеры накапливают энергию в катушке индуктивности, трансформаторе или конденсаторе, а затем используют это запоминающее устройство для передачи энергии от входа к выходу дискретными пакетами через переключатель с низким сопротивлением.

Микросхемы преобразователя постоянного тока в постоянный, третий тип стабилизаторов напряжения на ИС, также обеспечивают регулируемое выходное напряжение постоянного тока из другого нестабилизированного входного напряжения. Кроме того, DC/DC-преобразователи обеспечивают шумоизоляцию и регулируют силовые шины. Для каждого типа стабилизатора напряжения на ИС выходное напряжение может быть фиксированным или отрегулированным до значения в заданном диапазоне.

Контроллеры зарядных устройств

Интегральные схемы зарядного устройства аккумуляторов представляют собой платы, которые используются для зарядки аккумуляторов. Существует несколько типов микросхем контроллера батареи. 

Линейные зарядные устройства используют источник, управляемый напряжением, чтобы вызвать появление фиксированного напряжения на выходной клемме. 

Импульсные зарядные устройства используют катушку индуктивности, трансформатор или конденсатор для передачи энергии от входа к батарее дискретными пакетами. 

Некоторые микросхемы зарядных устройств предназначены для зарядки ионно-литиевых или свинцово-кислотных аккумуляторов. Другие подходят для зарядки никель-кадмиевых (NiCd) или никель-металлогидридных (NiMH) аккумуляторов. 

Важные особенности ИС зарядных устройств включают защиту от перенапряжения и защиту от перегрузки по току. Устройства с функцией плавного пуска настраивают аккумулятор в течение нескольких минут перед выполнением быстрой зарядки. Устройства с индикатором состояния заряда имеют встроенный монитор, который отображает количество подаваемого тока и/или количество примененного заряда. В ответ на опасения по поводу воздействия на окружающую среду использования свинца (Pb) в покрытиях для пайки, на сегодняшний день практически невозможно купить микросхемы контроллера зарядных устройств с его содержанием в какой-либо форме.

Важные рабочие характеристики ИС зарядных устройств включают максимальное количество элементов, напряжение питания, ток покоя (IQ), максимальный зарядный ток, точность напряжения и рабочую температуру. 

Батареи состоят из блоков, называемых ячейками, каждая из которых содержит электроды. Использование батареи отправляет электроны по проводящему пути от анода (-) к катоду (+). Зарядка батареи изменяет поток электронов, заставляя электрохимический процесс происходить в обратном направлении. 

ИС зарядного устройства аккумуляторов с относительно высокими напряжениями питания и токами покоя хорошо подходят для аккумуляторов, содержащих относительно большое количество элементов. Как для устройств с низким зарядом, так и для устройств с высоким зарядом максимальный зарядный ток обычно выражается в амперах. Точность напряжения выражается в процентном отклонении от номинального значения. Рабочая температура находится в полном требуемом диапазоне.