國產電源晶片廠商面臨4大難題

國產電源晶片廠商面臨4大難題

李倩 發表於 2018-10-12 14:25:53

電源在生活中無處不在，電源就是將其他形式轉化成電能的一種特定裝置，其中開關電源是最普通常見的一種，開關電源芯的應用使得開關電源以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用幾乎所有的電子設備，是當今電子信息產業飛速發展不可缺少的一種電源方式，那麼在開關電源中開關電源晶片的作用又是什麼呢，

開關電源一般由脈衝寬度調製開關電源晶片（PWM）控制IC和MOSFET構成。開關電源晶片是指開關電源的脈寬控制集成電源靠它來調整輸出電壓電流的穩定。開關電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類，DC/DC變換器現已實現模塊化，且設計技術及生產工藝在國內外均已成熟和 標準化，並已得到用戶的認可，但AC/DC的模塊化，因其自身的特性使得在模塊化的進程中，遇到較為複雜的技術和工藝製造問題。

開關電源晶片就是利用電子開關器件如電晶體、場效應管、可控矽閘流管等，通過控制電路，使電子開關器件不停地「接通」和「關斷」，讓電子開關器件對輸入電壓進行脈衝調製，維持穩定輸出電壓的一種電源晶片，從而實現DC/AC、DC/DC電壓變換，以及輸出電壓可調和自動穩壓。

在日常電源晶片設計中選擇開關電源晶片不但要考慮滿足電路性能的要求及可靠性，還會考慮它的體積、重量、延長電池壽命及成本等問題，目前開關電源晶片的控制技術主要有脈衝寬度調製(PWM)；脈衝頻率調製(PFM)；脈衝寬度頻率調製(PWM-PFM)這三種，下面讓跟隨驪微電子小編一起來看下他們的原理和優缺點分析。

脈衝寬度調製(PWM)：脈寬調製PWM是開關型穩壓電源中的術語。這是按穩壓的控制方式分類的，除了PWM型，還有PFM型和PWM、PFM混合型。脈寬寬度調製式（PWM）開關型穩壓電路是在控制電路輸出頻率不變的情況下，通過電壓反饋調整其佔空比，從而達到穩定輸出電壓的目的。

脈衝頻率調製(PFM)：一種脈衝調製技術，調製信號的頻率隨輸入信號幅值而變化，其佔空比不變。由於調製信號通常為頻率變化的方波信號，因此，PFM也叫做方波FM。

PWM是頻率的寬和窄的變化,PFM是頻率的有和無的變化, PWM是利用波脈衝寬度控制輸出,PFM是利用脈衝的有無控制輸出，其中PWM是目前應用在開關電源中最為廣泛的一種控制方式，它的特點是噪音低、滿負載時效率高且能工作在連續導電模式，現在市場上有多款性能好、價格低的PWM集成晶片；PFM具有靜態功耗小的優點，但它沒有限流的功能也不能工作於連續導電方式。

與PWM相比，PFM的輸出電流小，但是因PFM控制的DC/DC變換器在達到設定電壓以上時就會停止動作，所以消耗的電流就會變得很小。因此，消耗電流的減少可改進低負荷時的效率。PWM在低負荷時雖然效率較遜色，但是因其紋波電壓小，且開關頻率固定，所以噪聲濾波器設計比較容易，消除噪聲也較簡單。

若需同時具備PFM與PWM的優點的話，可選擇PWM/PFM切換控制式DC/DC變換器。此功能是在重負荷時由PWM控制，低負荷時自動切換到PFM控制，即在一款產品中同時具備PWM的優點與PFM的優點。在備有待機模式的系統中，採用PFM/PWM切換控制的產品能得到較高效率。

就DC-DC變換器而言目前業界PFM只有Single Phase，且以Ripple Mode的模式來實現，由於每個工程師接觸的領域不一樣，可能有的領域是用PFM比較多，有的是用PWM比較多，但從整個電源行業來說，目前還是PWM用的多。

PFM相比較PWM主要優點在於效率

1、對於外圍電路一樣的PFM和PWM而言,其峰值效率PFM與PWM相當,但在峰值效率以前,PFM的效率遠遠高於PWM的效率,這是PFM的主要優勢.

2、PWM由於誤差放大器的影響，迴路增益及響應速度受到限制，PFM具有較快的響應速度PFM相比較PWM主要缺點在於濾波困難濾波困難(諧波頻譜太寬。

3、峰值效率以前,PFM的頻率低於PWM的頻率,會造成輸出紋波比PWM偏大。

4、PFM控制相比PWM控制 IC 價格要貴。

PFM之所以應用沒有PWM多最主要的一個原因就是另外一個原因就是PWM的巨大優點了：控制方法實現起來容易，PFM控制方法實現起來不太容易。

隨著電力電子技術的發展和創新，目前開關電源主要以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用到幾乎所有的電子設備，驪微電子代理的開關電源晶片主要應用於工業自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明、工控設備、通訊設備、電力設備、儀器儀表、醫療設備、半導體製冷制熱、空氣淨化器，電子冰箱，液晶顯示器，LED燈具，通訊設備，視聽產品，安防監控，LED燈帶，電腦機箱，數碼產品和儀器類等領域。

半導體是電子產品的核心，信息產業的基石，半導體行業因具有下遊應用廣泛、生產技術工序多、產品種類多、技術更新換代快、投資高風險大等特點，產業鏈從集成化到垂直化分工越來越明確

目前，國內的集成電路產業設計、製造、封裝三業並舉，製造可以去代工，封裝測試與國外的差距也不是很大，差距最大的地方在於設計，現在國內晶片設計主要還是依賴國外。

國內晶片產業現狀：高端通用晶片自給率近乎為零，從整體來看，目前國產和進口晶片的構成結構大概是這樣：晶片國產化的佔比非常低，低於20%，大部分都需要到國外採購，全球大概有40多家通用、關鍵元器件領先晶片企業。

國產電源晶片廠商面臨4大難題:

1、對長期研發投入的積累和高忍耐度。體現在微架構設計、底層作業系統的設計能力缺失、通用CPU無自己的微架構，或快速引進和搶奪頂尖晶片設計人才。

2、實現重資金投入和高產出的正向循環。

3、短期內性能和穩定性上超越國外對手。

4、硬體開發者生態的培育。Intel和MS在國內高校多年發展課程體系、認證體系、生態培育體系，國內企業鮮有如此跨級戰略操作。

在模擬電源管理晶片層面，國產廠商和世界一流廠商的差距並不明顯，一方面是基於傳統模擬技術的電源管理產品在設計上已沒有太大難度，另一方面國內企業在晶片封裝和代工水平也已經達到了一流電源管理晶片採用的水準，但也正是由於技術門檻不高，國產模擬電源管理晶片過早的產能過剩，價格戰提前開打，大廠心力交瘁，小廠為了生存無所不用其極，研發新技術動力明顯不足。

隨著可穿戴產品、智能產品、中小家電等各種電器產品的發展需求，對電源管理IC提出了更高的要求，對於電子產品而言，電源是其生命力的重要保障，沒有電源，電子產品無法正常運行。而高效地電源管理，則使得電子產品的性能更加突出，這也正是電源管理晶片的價值所在，常用電源管理晶片有AC/DC電源管理晶片。

AC-DC開關電源管理晶片，採用原邊反饋和副邊反饋拓撲結構，應用於適配器、手機充電器等電源供電。其典型規格包含5V/1A、5V/2A，12V/1A、12V/1.5A、12V2A、19V3.4A等，滿足六級能效要求。

茂捷半導體是一家專業從事純模擬電路和數模混合集成電路設計的IC設計國產電源ic晶片公司。公司資深研發團隊將業界先進的設計技術與亞太地區的本土優勢產業鏈相結合，服務全球市場，為客戶提供高效率、低功耗、低風險、低成本、綠色化的產品方案和服務。助力於充電器、適配器、照明、鋰電充電、傳感器、小功率電器，等產業的發展。

茂捷半導體主營：國產AC/DC系列電源晶片、LED晶片、鋰電充電IC晶片、傳感器應用ic晶片、音頻功放IC等IC晶片，其產品具備性能優良、性價比高、兼容性好等優勢，可優勢兼容例如昂寶、晶豐明源、士蘭微、啟達、矽力傑、矽動力、賽威、微盟等品牌驅動IC晶片，且腳位PIN對PIN，大多數品牌驅動IC兼容替換之後PCB板不需做任何的改動，並且測試參數比較其他品牌均有優勢，已有多數廠商批量生產。

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