電源管理

電源管理廣義是指產生並控制操作電子系統所需的穩壓電壓。它在幾乎所有的電子設備中都擔任重要角色。有效的電源管理子系統能影響相關電子設備的可靠度、效能與產品上市時程。當今的系統需要電源供應器的設計與系統設計相整合,以維持高效率。


輸入與輸出狀況對於電源管理元件的影響很大,例如輸入來源是交流或直流?輸入電壓是否高於或低於要求的輸出電壓?負載電流為何?負載是否對於雜訊敏感?是否需要固定電流 (對於 LED)?或者屬於動態變化的電流?


交換式電源供應器採用半導體交換技術來提供需要的輸出電壓,並提供多種方法以高效率轉換電力。現代 IC 開關穩壓器體積小、有彈性,能允許降壓 (下降)、升壓 (上升),或降壓升壓 (兼具兩者) 操作。


降壓轉換器是交換式下降轉換器,能在較高的 Vin / Vout 比率與較高的負載電流之下,提供高效率與高彈性。Vout 必須高於 Vin 時,就使用升壓轉換器。升壓轉換器會使輸入電壓上升為較高的輸出電壓。降壓升壓開關穩壓器結合降壓轉換器與升壓轉換器,用於輸入電壓可能變動,會低於或高於輸出電壓的應用。


積體電路元件,例如開關穩壓器、線性電壓穩壓器、開關電容器電壓轉換器、直流轉直流轉換器、交流轉直流解決方案、PMIC 電源管理 IC、電池管理、乙太網路供電 (PoE) 與參考電壓電路等,是電子設備中所用的典型電源管理元件。


以下說明這些元件的一些獨特功能與優點:


直流轉直流轉換器直流/直流轉換器可能是在單一包裝內含降壓轉換器、升壓轉換器及/或 LDO 的任何組合。直流/直流開關穩壓器是針對應用的關鍵設計需求而量身打造,諸如範圍寬廣的輸入電壓、低輸入電壓、使用簡易度、高功率密度,以及數位電源。


交流轉直流解決方案使用於輸入電源是 50 Hz 或 60 Hz 正弦波交流電壓,而需要將電源轉換為直流輸出的電源電子化應用。交流轉直流轉換器可擁有一個以上的輸出,也可能具備過電流、過電壓或短路保護功能。


無線充電無線電池充電或無線電感式充電,是不需透過實體電線連接而將電能從充電器傳輸到裝置的方法。無線充電的原理是磁諧振,或電感式電力傳輸 (IPT)。


電池管理極為精確的充電電流與輸出電壓需要電池管理功能,以期將電池續航力與效能最佳化。為具備這些功能,電池管理採用電池感測器 IC、電池控制器 IC 與電池充電器 IC。


乙太網路供電 (PoE)PoE 是一項成熟而且不斷成長的技術,透過乙太網路線便利傳輸電力到負載,而不需新增額外電源線。PoE 系統具備高可靠度、便利性與低成本。IP 電話、無線存取點與安全攝影機是一些常見的應用。


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