dcdc降压电路工作原理(国产dcdc芯片品牌)

随着新能源汽车、5G通信、工业4.0以及人工智能的快速发展,电源管理芯片的应用场景越来越丰富。同时传统行业,如网通、电脑、安防、工业、消费类电子等市场持续增长,电源管理芯片的需求也在同步攀高。

dcdc降压电路工作原理(国产dcdc芯片品牌)

DCDC是电源管理芯片中的一种提供直流电源的芯片,广泛应用于各种电子产品中,是名副其实的电子产品心脏。广义的DCDC包括线性稳压器(LDO)、开关稳压器(DCDC)和电荷泵稳压器(Charge Bump),我们通常所说的DCDC是指开关稳压器。

DCDC的工作原理是通过控制开关组件的开通和关闭来传输能量,其工作原理决定了DC/DC具有高效率、高功率密度、允许宽输入电压等优点,可以实现降压和升压,并具有优良的热性能。下图是DCDC常用的拓扑结构。

图1 DCDC常用的拓扑结构

DCDC开关电源高功率密度的优点,更适合大电流、高电压、高效率、小型化的应用需求,比如基站,数据中心,机器人,新能源汽车等新兴行业的应用。参考未来智库数据分析,在未来五年,全球DCDC的市场规模将达到50亿美金,而中国市场的需求将超过30%。

虽然DCDC的市场空间广阔,但是主要的市场份额都被国外模拟芯片巨头占据,国产厂商的市场占有率偏低,未来国产厂商发展空间巨大。

模拟芯片的开发周期长,研发投入大,依赖研发人员的设计经验,还需要工艺的支持。海外模拟芯片的大厂大多是IDM模式,产品种类齐全。中国半导体市场在历次供应短缺中,不可避免的受到了海外厂商供应的限制,客户没有任何议价权,DCDC国产化的重要性和紧迫性日趋凸显。

同时,在芯片产业上升到国家战略层面的大背景下,随着国产工艺的成熟和产能的提升,国产半导体在DCDC上迎来了巨大的发展机遇。

根据 Frost & Sullivan 统计,2020年中国电源管理芯片市场已经规模突破 800 亿元,约占比全球电源管理芯片市场的35.9%。预计2020年至2025 年,中国电源管理芯片市场规模将以14.7%的年复合增长率增长,至2025年将达到234.5亿美元的市场规模。DCDC电源芯片约占电源管理芯片市场规模的13.12%,则2019-2021年中国DCDC电源芯片市场规模分别约为97.48亿元、100.11亿元和105.92亿元。

安防监控应用

图4 维安DCDC在摄像头上的应用方案

安防监控的电源一般采用PoE或者DC 12V直流供电,经过第一级DCDC降压到5V或3.3V,再通过第二级DCDC转换器进行降压为DSP、DDR、PHY提供电源。

网通行业

图5 维安DCDC在无线路由器上的应用方案

网通类产品大多使用12V的适配器进行供电,,经过第一级DCDC降压到5V或3.3V,再通过第二级DCDC转换器进行降压为各个子系统进行供电。

WD2306输入电压范围2.5V to 5.5V,输出电压范围0.6V to 3.6V,完全满足DSP供电要求;工作效率最高可达94%,静态电流<20uA,关断电流仅0.1uA,可以有效的降低其设备的功耗;其内部集成了高边和低边功率MOSFET,使外部应用电路简单;最高开关频率可达2MHz,可以采用小尺寸电感,降低BOM成本;同时内部集成了多种保护功能,包括过流保护、过压保护、软启动等功能,提高了器件可靠性。

WD2316输入电压范围4.5V to 18V,输出电压范围0.8V to 7.0V,最高工作效率高达93%,静态电流170uA,关断电流小于3uA;采用COT控制方式,有利于输出的快速瞬态响应,内部集成低导通电阻的高边和低边功率MOSFET,同时内部集成过压保护、软启动、过温保护等功能,其外围电路也是相对简单,以降低客户BOM成本为目标。

以上5V/18V两款DCDC都会推出SOT23和SOT563两个封装,其中SOT563是目前市场同样规格最小的尺寸,采用先进的FLIP-CHIP封装,大大减少因为打线带来的寄生参数的干扰,并进一步提高效率。

未来,维安会结合自身市场特点,制定一个长期的DCDC的发展规划,满足各种市场的应用需求。针对传统的网通,安防,TV等市场,维安在2022会推出5V/18V/28V,3A以下的通用性比较强的DCDC产品,2022年同步会启动高压小电流的产品的开发,比如40V/60V/80/100V,满足工业,汽车,BMS等等市场的需求。同时维安还会针对CPU,FPGA,SOC等强大算力的应用,比如通讯,网络,数据中心等行业,规划大电流的DCDC产品,在3~5年内逐步完善DCDC的产品线。

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