Управление питанием - это процесс эффективного распределения мощности между различными компонентами системы. Это особенно важно для мобильных устройств, работающих от аккумулятора, где за счет снижения энергопотребления компонентов в режиме ожидания системы управления питанием могут продлить срок службы аккумулятора в два-три раза. Технология управления питанием является важной отраслью в области силовой электроники. Она объединяет междисциплинарные технологии, такие как преобразование энергии, современная электроника, построение сетей и автоматическое управление. Она широко используется в промышленности, энергетике, транспорте, информации, авиации, национальной оборона, образование, культура и т. д. Сфер много.

В условиях растущей нехватки мировых ресурсов и роста осведомленности об энергосбережении научные исследователи продолжают усердно работать над содействием развитию энергосбережения. Технология управления питанием является ключевой областью, которая возникает в этом контексте. Благодаря постоянному развитию цифровых технологий и технологий интегральных схем, а также прогрессу времени и развитию науки и техники, мы стремимся к портативности, миниатюризации и многофункциональности оборудования.Эти тенденции способствуют непрерывному развитию энергетики. технология управления.

В этой статье будут подробно представлены концепция, классификация и методы работы управления питанием, чтобы помочь читателям глубже понять эту важную область.

01. Понятие и важность управления питанием

Управление питанием - это ключевая технология, которая позволяет эффективно распределять мощность между различными компонентами системы. Управление питанием имеет решающее значение для мобильных устройств, работающих от аккумулятора, таких как сотовые телефоны и ноутбуки. За счет снижения энергопотребления компонентов в режиме ожидания отличная система управления питанием может продлить срок службы аккумулятора в 2–3 раза. Технология управления питанием относится к области силовой электроники. Она объединяет несколько дисциплин, таких как преобразование энергии, современная электроника, построение сетей и автоматическое управление. Она широко используется в различных областях, таких как промышленность, транспорт, информация и связь, аэрокосмическая промышленность, национальная оборона, образование и культура.

02. История развития управления питанием

Развитие технологии управления питанием можно проследить до 1940-х годов, когда был представлен транзистор. По мере развития транзисторной технологии появляются и тиристоры, являющиеся основой технологии управления питанием, открывая путь для развития технологии управления питанием. В 1979 году изобретение силового полевого транзистора (MOSFET) способствовало дальнейшему развитию технологий управления питанием. В 1986 году начали появляться высоковольтные интегральные схемы (HVTC), что ознаменовало дебют силовых интегральных схем и начало новой эры управления питанием. С тех пор технологии управления питанием быстро развивались и стали незаменимой и важной частью производства и жизни.

03. Классификация и методы работы по управлению питанием

В каком-то смысле «силовые полупроводники» также называют «полупроводниками управления питанием», поскольку в энергетической технологии используется большое количество интегральных схем, поэтому люди обычно называют эти технологии в совокупности «управлением питанием».

Полупроводники управления питанием можно разделить на две части: интегральные схемы управления питанием и дискретные полупроводниковые устройства управления питанием.

Интегральные схемы управления питанием можно разделить на две категории: регуляторы напряжения и интерфейсные схемы. Регуляторы напряжения включают в себя линейные стабилизаторы с низким падением напряжения (LDO) и последовательные схемы с положительным и отрицательным выходом, а также схемы переключения с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). С непрерывным развитием технологий размер цифровых схем в интегральных микросхемах постепенно уменьшается, а рабочее напряжение источника питания постепенно снижается, поэтому появилась серия новых регуляторов напряжения. Схемы интерфейса в основном включают в себя драйверы интерфейса, драйверы двигателей, драйверы силовых полевых транзисторов (MOSFET) и драйверы высокого напряжения/сильного тока дисплея.

К дискретным полупроводниковым устройствам управления питанием относятся выпрямители, тиристоры, силовые триодные биполярные транзисторы, силовые полевые транзисторы МОП-структуры (MOSFET), биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) и т. д.

04. Классификация интегральных схем управления питанием

Существует множество различных типов интегральных схем (ИС) управления питанием, в том числе:

1. ИС модуляции переменного/постоянного тока: используется в низковольтных цепях управления и высоковольтных переключающих транзисторах.

2. Микросхема модуляции постоянного/постоянного тока: включая повышающий/понижающий регулятор и зарядный насос.

3. Микросхема предварительной модуляции PFC управления коэффициентом мощности: используется в цепях входной мощности с функцией коррекции коэффициента мощности.

4. Микросхема управления импульсной модуляцией ШИМ/ЧИМ: используется для частотно-импульсной модуляции и/или управления широтно-импульсной модуляцией для управления внешними переключателями.

5. ИС линейной модуляции (например, линейный регулятор низкого падения напряжения LDO): включая положительные и отрицательные регуляторы и модуляционные трубки LDO с низким падением напряжения.

6. Микросхема зарядки и управления аккумулятором: используется для зарядки аккумулятора, защиты и отображения мощности, а также интеллектуального управления аккумулятором.

7. Микросхема управления платой с возможностью горячей замены: используется для защиты от последствий подключения или отключения другого интерфейса от рабочей системы.

8. ИС драйвера MOSFET или IGBT: используется для управления силовыми полевыми транзисторами (MOSFET) или биполярными транзисторами с изолированным затвором (IGBT) и т. д.

Существует множество типов микросхем управления питанием, и в соответствии с различными областями применения и потребностями можно создать больше типов устройств.

05. Области применения ИС управления питанием

Микросхемы управления питанием широко используются во многих областях, в том числе:

- Портативные продукты: такие как мобильные телефоны, цифровые камеры, ноутбуки, MP3-плееры, мобильные жесткие диски и т. д.

- Цифровая бытовая электроника: например, HD-телевизоры, ЖК-телевизоры и панели, DVD-плееры и т. д.

- Компьютеры: включая настольные компьютеры и серверы.

- Оборудование сети связи: такое как маршрутизаторы, коммутаторы, базовые станции связи и т. д.

- Промышленное оборудование: в том числе автоматизированные производственные линии, механическое оборудование и т.д.

- Автомобильная электроника: используется в системах управления питанием внутри автомобилей.

Среди них бытовая электроника является одной из основных областей применения ИС управления питанием.

06. Влияние управления питанием на производительность устройства, энергоэффективность и безопасность

Управление питанием влияет на устройства следующим образом:

- Снижение производительности устройства: в режиме управления питанием операционная система может снизить рабочую частоту ЦП для экономии энергии, но это приведет к снижению скорости работы и производительности устройства.

- Увеличенное время запуска: в режиме управления питанием время запуска устройства обычно больше, поскольку операционной системе необходимо перезагрузить и настроить аппаратные ресурсы.

- Уменьшите яркость экрана: в целях экономии энергии система управления питанием может уменьшить яркость экрана устройства, что повлияет на качество изображения.

- Уменьшите скорость реагирования устройства: управление питанием может отключить ненужные устройства, в результате чего устройство станет менее отзывчивым.

- Ограничить функции устройства: в целях экономии энергии система управления питанием может отключать определенные функции, например звук или камеру, тем самым ограничивая функциональность и использование устройства.

С другой стороны, управление питанием положительно влияет на энергоэффективность устройства, время автономной работы и энергопотребление:

- Снижение потерь энергии. Путем мониторинга, регулировки и оптимизации энергопотребления управление питанием может сократить ненужные потери энергии и улучшить ее эффективное использование.

- Продлите срок службы батареи. Управление питанием может эффективно продлить срок службы батареи, сократить частоту ее замены и повысить эффективность использования ресурсов.

- Сокращение энергопотребления: управление питанием может снизить энергопотребление оборудования, тем самым уменьшая загрязнение окружающей среды и энергетические отходы, а также улучшая эффективное использование энергии.

- Повышение коэффициента энергоэффективности: управление питанием может снизить энергопотребление устройства, улучшить коэффициент энергоэффективности устройства и добиться лучшего эффекта энергосбережения.

Короче говоря, управление питанием играет важную роль в повышении энергоэффективности, продлении срока службы батареи и снижении энергопотребления. Однако для достижения оптимальной производительности и безопасности необходимо найти баланс между этими аспектами. Правильная настройка и использование системы управления питанием могут максимизировать производительность и безопасность вашего устройства, одновременно повышая энергоэффективность и срок службы батареи.