Shrnutí

1216AP06 Power Management Integrated Circuit (PMIC) je specializované polovodičové zařízení určené ke správě a regulaci napájení v elektronických systémech. PMIC jsou klíčové komponenty v široké škále aplikací, včetně chytrých telefonů, notebooků, automobilových systémů, průmyslových strojů a řešení pro obnovitelné zdroje energie. Zajišťují efektivní spotřebu energie tím, že vykonávají různé funkce, jako je regulace napětí, sekvenční řízení napájení, správa baterií a tepelná správa, čímž prodlužují životnost baterií a zvyšují výkon a spolehlivost elektronických zařízení. PMIC se obecně dělí na lineární a spínané regulátory, přičemž každý z nich nabízí odlišné výhody v závislosti na aplikaci. Lineární regulátory, známé svým nízkým šumem, jsou ideální pro prostředí citlivá na hluk, zatímco spínané regulátory poskytují vyšší účinnost tím, že využívají spínací prvek k převodu vstupního napětí na požadované výstupní napětí. Mezi významné pokroky v technologii PMIC patří hysteretické regulátory, které zajišťují účinnou regulaci napětí bez nutnosti použití chladičů, a funkce, jako je funkce ECO, která optimalizuje spotřebu energie přepínáním mezi režimy vysokého výkonu a nízké spotřeby. Zejména model 1216AP06 je optimalizován pro off-line spínané napájecí zdroje (SMPS) a aplikace DC-DC měničů. Je vybaven regulátorem PWM s pevnou frekvencí v napěťovém režimu, omezením proudu po impulsech, blokováním podpětí a řadou ochran, jako je ochrana proti přetížení a přepětí. Díky těmto vlastnostem je 1216AP06 vhodný pro konstrukce vysoce účinných napájecích zdrojů a zajišťuje stabilní a spolehlivý provoz v různých elektronických aplikacích. S dalším technologickým pokrokem se očekává, že význam PMIC v polovodičovém průmyslu poroste, což je dáno rostoucí poptávkou po menších, výkonnějších a energeticky účinnějších elektronických zařízeních. Vývoj a zavádění čipů PMIC významně ovlivňuje také potřeba zdokonalených řešení pro správu napájení v odvětvích, jako je automobilová elektronika a obnovitelné zdroje energie. Navzdory určitým výkyvům v dynamice trhu zůstává dlouhodobý výhled pro PMIC pozitivní, podpořený probíhajícími inovacemi a rozšiřujícími se aplikacemi v různých odvětvích.

Přehled

Integrované obvody pro řízení napájení (PMIC) jsou specializované elektronické součástky určené k řízení a regulaci napájení v široké škále elektronických zařízení.

. Hrají klíčovou roli při zajišťování efektivní spotřeby energie tím, že vykonávají různé funkce, jako je regulace napětí, sekvenční řízení napájení, správa baterií a tepelná správa. PMIC jsou klíčové v moderní elektronice a umožňují zařízením, jako jsou chytré telefony, notebooky, nositelná zařízení a zařízení internetu věcí, dosahovat optimálního výkonu a zároveň prodlužovat životnost baterií. Vývoj obvodů PMIC byl poháněn potřebou lepšího sledování a využívání zdrojů, zejména při rozsáhlých incidentech. Zpočátku byly tyto procesy řízeny pomocí základních nástrojů, jako jsou suché tabulky a metody tužka-papír, které byly funkční, ale nebyly škálovatelné pro významnější mimořádné události. S technologickým pokrokem byly vyvinuty sofistikovanější PMIC, které splňovaly rostoucí požadavky na efektivitu a spolehlivost při řízení napájení. PMIC lze obecně rozdělit na lineární regulátory a spínané regulátory. Lineární regulátory, například regulátory s nízkým úbytkem (LDO), poskytují stabilní výstupní napětí tím, že odvádějí přebytečný výkon ve formě tepla, a jsou známé svým nízkým šumem, takže jsou vhodné pro aplikace citlivé na šum. Na druhé straně spínané regulátory využívají spínací prvek k účinnějšímu převodu vstupního napětí na požadované výstupní napětí, nabízejí vyšší účinnost, ale ve srovnání s lineárními regulátory jsou složitější. Jedním z významných typů spínacích regulátorů je hysteretický regulátor, který využívá komparátor se vstupní hysterezí k udržování výstupního napětí v určitém rozsahu. Tento přístup zajišťuje nejen účinnou regulaci napětí, ale také rozděluje vnitřní rozptyl výkonu mezi více výkonových zařízení, čímž potenciálně eliminuje potřebu chladiče. Další pokročilou funkcí, kterou lze nalézt u některých obvodů PMIC, je funkce ECO, která umožňuje zařízení přepínat mezi režimy vysokého výkonu a nízké spotřeby, aby se optimalizovala spotřeba energie na základě požadavků na používání. PMIC jsou nedílnou součástí funkčnosti a spolehlivosti elektronických systémů, protože chrání součástky před poškozením v důsledku kolísání napětí. Techniky, jako je například stanovení mezí napájecího napětí, které zahrnuje testování funkčnosti systému při stanovených horních a dolních mezích napájecího napětí, dále zvyšují spolehlivost a životnost elektronických zařízení. Vzhledem k tomu, že poptávka spotřebitelů po menších, výkonnějších a energeticky úspornějších zařízeních stále roste, očekává se, že význam a schopnosti PMIC se budou rozšiřovat, což upevní jejich roli nepostradatelných součástek v polovodičovém průmyslu.

Klíčové vlastnosti

Integrované obvody pro správu napájení (PMIC) jsou základními součástmi moderních elektronických systémů, které poskytují řadu funkcí zajišťujících efektivní a spolehlivý provoz různých zařízení.

Řazení výkonu

V systémech s více zdroji zajišťují obvody PMIC s funkcí sekvenčního řízení napájení, aby se napětí na každém zdroji zapínalo a vypínalo ve správném pořadí. Tato funkce využívá interní nebo externí tranzistory MOSFET k předvídatelnému a bezpečnému přepínání napájecích zdrojů, čímž se předchází možnému poškození a zajišťuje stabilita systému.

.

Mnoho výstupních kanálů

PMIC běžně zahrnují mnoho výstupních kanálů s různými napěťovými a proudovými podmínkami, což usnadňuje napájení více komponent v rámci systému. Tato všestrannost umožňuje jedinému obvodu PMIC efektivně řídit požadavky na napájení různých prvků v zařízení.

.

Programovatelnost

Značná část čipů PMIC se může pochlubit programovatelností, která uživatelům nabízí možnost přizpůsobit parametry integrovaného obvodu konkrétním aplikacím. Tato vlastnost zvyšuje univerzálnost obvodů PMIC a umožňuje přizpůsobení podle jedinečných potřeb řízení spotřeby různých elektronických systémů.

.

Zvýšení efektivity

Aby se zvýšila celková účinnost, integrují PMIC mechanismy, jako je modulace napětí, dynamické škálování napětí a frekvence (DVFS) a režimy úspory energie. Tyto techniky pomáhají optimalizovat spotřebu energie a prodlužují životnost baterií v přenosných zařízeních.

.

Komunikační rozhraní

Některé čipy PMIC jsou vybaveny komunikačními rozhraními, jako je I2C nebo SPI, která uživatelům umožňují konfigurovat a monitorovat výkon čipu. To umožňuje lepší ovládání a integraci do složitých elektronických systémů a usnadňuje úpravy a diagnostiku v reálném čase.

.

Stabilní výstupní napětí

Regulátory v obvodech PMIC udržují stabilní výstupní napětí bez ohledu na kolísání vstupního napětí, čímž zajišťují stálé napájení citlivých součástek. Tato stabilita je klíčová pro spolehlivý provoz procesorů a dalších kritických prvků v elektronických zařízeních.

.

Regulátory s nízkým úbytkem napětí (LDO)

Regulátory LDO v obvodech PMIC nabízejí malý rozdíl mezi vstupním a výstupním napětím, což umožňuje přísnou regulaci výstupů. Poskytují rychlou přechodovou odezvu pro zvládání dynamických zátěží a udržují stabilitu výstupního napětí za různých podmínek, jako jsou změny vstupního napětí, výstupního zátěžového proudu a teploty.

.

Technické specifikace

Integrovaný obvod pro řízení napájení 1216AP06 je vybaven PWM regulátorem s pevnou frekvencí, který je optimalizován pro off-line SMPS (spínaný zdroj) a DC-DC měniče vyžadující minimum externích komponent.

. Tento integrovaný obvod obsahuje trimovaný oscilátor pro přesné řízení pracovního cyklu, teplotně kompenzovanou referenci, řízení zapnutí/vypnutí, zesilovač chyb s vysokým zesílením, komparátor pro snímání proudu a totemový výstup s vysokým proudem. Mezi jeho významné vlastnosti patří omezení proudu po impulsech, podpěťová pojistka (UVLO), typický provozní proud 7 mA, měkký start, řízení zapnutí/vypnutí, ochrana proti přetížení (OLP), nadproudová ochrana (OCP) a přepěťová ochrana (OVP). Kromě toho obsahuje řízení zapnutí/vypnutí a obvod pro měkký rozběh, což při použití ve spojení s komplementárními výkonovými tranzistory MOSFET a vysoce výkonnými integrovanými obvody s účiníkem umožňuje realizovat návrhy SMPS, které poskytují vysokou účinnost a splňují příslušné normy pro emise harmonických. 1216AP06 pracuje s konstantní frekvencí, architekturou s rozprostřeným spektrem, která poskytuje velmi nízký regulovaný šum na výstupu i vstupu. Tato architektura využívá náhodné spínací frekvence mezi 1 MHz a 1,6 MHz, které nastavují rychlost nabíjení a vybíjení letmých kondenzátorů, čímž je dosaženo extrémně nízkého výstupního šumu a výrazně sníženého vstupního šumu ve srovnání s běžnými nabíjecími čerpadly. Součástí integrovaného obvodu jsou dvě spínané kondenzátorové nabíjecí pumpy pro snížení VIN na dvě regulovaná výstupní napětí, které pracují 180° mimo fázi, aby se snížilo vstupní zvlnění. Regulace je dosaženo snímáním každého výstupního napětí prostřednictvím externího odporového děliče a modulací výstupního proudu nábojové pumpy na základě chybového signálu. Tato sofistikovaná konstrukce zajišťuje vysokou účinnost a spolehlivý výkon v různých aplikacích, včetně nabíječek baterií a televizorů, zejména když nastavená hodnota proudu klesne pod určitou hodnotu, čímž se spustí režim přeskočení cyklu pro zvýšení účinnosti.

Design a architektura

Při návrhu integrovaných obvodů pro řízení spotřeby (PMIC) je třeba pečlivě zvážit několik faktorů, aby byla zajištěna účinnost a spolehlivost. Základní stavební prvky obvodu PMIC obvykle zahrnují regulátor napětí, měnič napájení a nabíječku baterií, které společně řídí a regulují napájení elektronických zařízení.

. Každá z těchto součástí hraje klíčovou roli při udržování stability napětí, řízení toku proudu a dohledu nad funkcemi baterie.

Proces návrhu PMIC

Proces návrhu PMIC integruje několik stavebních prvků, které jsou nezbytné pro efektivní řízení spotřeby. Konstruktéři musí zohlednit různé kritické parametry, jako je účinnost napájení, tepelné řízení a ochranné obvody, aby vytvořili PMIC, který splňuje výkonnostní a spolehlivostní standardy.

. Například uspořádání spínaného zdroje, běžného prvku PMIC, musí být pečlivě navrženo tak, aby se zabránilo nestabilitě a elektromagnetickému rušení (EMI). To zahrnuje použití širokých a krátkých stop pro hlavní proudovou cestu a napájecí zemnící stopy a umístění komponent, jako jsou vstupní a výstupní kondenzátory a induktory, co nejblíže k IC.

Klíčové součásti

Regulátory napětí

Regulátory napětí mají zásadní význam pro zajištění stability napětí na různých místech zařízení. Udržují konstantní výstupní napětí bez ohledu na změny vstupního napětí nebo podmínek zátěže.

. Tato stabilita je nezbytná pro správnou funkci všech elektronických součástí zařízení.

Omezovače proudu

Omezovače proudu zabraňují nadměrnému průtoku elektrického proudu a chrání komponenty před možným poškozením v důsledku nadproudových situací. Hrají zásadní roli v bezpečnosti a životnosti zařízení.

.

Logika řízení

Řídicí logika v rámci PMIC dohlíží na sekvenci napájení, detekuje anomálie a řídí další základní funkce. Tato komponenta je zodpovědná za inteligentní provoz PMIC a zajišťuje, že všechny úlohy související s napájením jsou prováděny bez problémů.

.

Obvody pro správu baterie

U zařízení napájených bateriemi jsou v obvodech PMIC integrovány speciální obvody pro nabíjení a monitorování baterií. To zajišťuje efektivní využití a dlouhou životnost baterie řízením nabíjecích cyklů a prevencí přebíjení nebo hlubokého vybití.

.

Úvahy o uspořádání

Fyzické uspořádání obvodu PMIC je stejně důležité jako jeho architektonický návrh. Například v aplikacích s vysokým špičkovým proudem a vysokou spínací frekvencí musí uspořádání zajistit minimální odpor a indukčnost v hlavních proudových cestách, aby byla zachována stabilita a minimalizováno EMI.

. To vyžaduje strategické rozmístění komponent a pečlivé oddělení řídicích a napájecích zemních stop pro optimalizaci výkonu.

Výkon

V oblasti velkosériového testování je přesnost často méně důležitá než nákladová efektivita, která se řídí výkonem a náklady na testovací systém. Efektivní tepelný management hraje zásadní roli při optimalizaci propustnosti a ospravedlnění vyšších nákladů na systém, zejména když rychlost náběhu systému může výrazně zvýšit výkonnost.

. Například systém tepelného řízení s rychlostí náběhu 5 °C/s nebo vyšší může výrazně zvýšit výkonnost ve srovnání se systémy s pomalejšími rychlostmi náběhu, čímž se u mnoha velkoobjemových aplikací vyplatí vyšší počáteční investice. Různé metody tepelného managementu lze hodnotit z hlediska jejich výkonnostní účinnosti. Kombinovaný termoelektrický chladič (TEC) a systém kapalinového chlazení vyniká rychlou odezvou, přesností a stabilitou. Tento hybridní přístup zmírňuje nízkou účinnost samotného TEC začleněním výhod kapalinového chlazení, a nabízí tak univerzální řešení, které splňuje požadavky široké škály zkušebních aplikací . Alternativní metoda zahrnuje použití chladicího systému, který poskytuje vynikající odezvu chlazení, přesnost a stabilitu. Tyto systémy jsou však často nákladově neúnosné, mají velké rozměry a jsou náročné na životní prostředí kvůli freonu používanému v procesu chlazení . Chladicí systémy jsou obvykle omezeny na chladicí aplikace a vyžadují sekundární topný okruh pro komplexní tepelné řízení . Významným faktorem ovlivňujícím výkon chladičů je také volba materiálu. Nejčastěji používanými materiály jsou hliník a měď. Hliník je díky své nízké hmotnosti a nízké ceně ideální pro konvekční chlazení, zatímco měď díky své vysoké vodivosti a nízkému odporu proti šíření umožňuje účinněji zpracovávat velké tepelné zatížení, i když za cenu vyšších nákladů a vyšší hmotnosti . Simulace vysokého výkonu, teplotní charakterizace a testování velkosériové výroby mají na systémy tepelného managementu odlišné požadavky. Pro simulaci vysokého výkonu ve fázi vývoje je rozhodující přesnost a stabilita v celém teplotním rozsahu, protože tyto údaje jsou podkladem pro provozní specifikace zařízení . Integrované regulátory napětí (IVR) EP7037C a novější řady EP71xxx společnosti Empower Semiconductor jsou příkladem pokroku v oblasti integrovaných obvodů pro řízení napájení. Tyto produkty nabízejí více výstupů regulovaného napětí, čímž zvyšují výkon a účinnost zařízení. Společnost Empower tvrdí, že jejich technologie IVR umožňuje 10x zmenšit velikost a 1000x zrychlit provoz, což znamená podstatné zlepšení oproti tradičním regulátorům napětí .

Aplikace

Integrovaný obvod pro řízení napájení 1216AP06 se široce používá v modulech elektroniky automobilových karoserií, kde inteligentní spínače napájení řídí různé zátěže, jako jsou světla, LED diody, solenoidy a motory.

. Tyto inteligentní spínače nabízejí oproti mechanickým relé významné výhody, včetně nižšího mechanického hluku, menší velikosti modulu a lepší funkčnosti. Tento integrovaný obvod je obzvláště schopný splnit přísné požadavky 24V systémů, stejně jako 12V systémů, a to díky využití dlouholetého pokroku v technologii polovodičových spínačů. Výsledkem těchto pokroků jsou levná zařízení, která jsou účinná, bezpečná, flexibilní, spolehlivá, robustní a odolná proti poruchám. Jednou z klíčových vlastností přístroje 1216AP06 je jeho třívodičové sériové rozhraní kompatibilní s I2C, které je plně softwarově konfigurovatelné a programovatelné. Toto rozhraní umožňuje okamžité čtení proudu a napětí na portu, což zvyšuje jeho užitečnost v dynamických systémech. Kromě toho je integrovaný obvod vybaven funkcemi, jako je blokování vstupního podpětí (UVLO), blokování vstupního přepětí (OVLO), ochrana proti přehřátí a omezení rychlosti posuvu výstupního napětí při spuštění, což jej činí vysoce spolehlivým v různých provozních podmínkách. 1216AP06 pracuje ve čtyřech různých režimech, které vyhovují různým systémovým požadavkům. Mezi tyto režimy patří automatický režim, který umožňuje automatické fungování zařízení při výchozím nastavení bez jakéhokoli softwarového zásahu; poloautomatický režim, který detekuje a klasifikuje připojená zařízení, ale vyžaduje softwarové pokyny pro napájení portu; ruční režim, který nabízí kompletní softwarovou kontrolu a je ideální pro diagnostiku systému; a režim vypnutí, který bezpečně ukončí všechny činnosti a vypne napájení zařízení.

Srovnání s jinými integrovanými obvody

Integrované obvody pro řízení spotřeby (PMIC) se od ostatních integrovaných obvodů odlišují tím, že obsahují více funkcí v jediném čipu, čímž optimalizují prostor a nákladovou efektivitu elektronických systémů.

. Na rozdíl od jednofunkčních integrovaných obvodů, jako jsou lineární regulátory, měniče DC/DC a resetovací integrované obvody, které slouží ke specifickým účelům, mohou obvody PMIC plnit různé úlohy související s napájením, včetně dohledu nad napětím a ochrany proti podpětí, čímž se zlepšuje účinnost konverze, rozptyl tepla a snižuje celková velikost řešení. Typický obvod PMIC může například integrovat řízení napájení s pulzně-šířkovou modulací (PWM) pro nabíjení baterie i regulaci napětí, což mu umožňuje současně nabíjet baterii a napájet systémovou zátěž z neregulovaného síťového adaptéru. Tato integrace snižuje potřebu více diskrétních součástek, čímž šetří místo na desce plošných spojů a minimalizuje náklady v porovnání s řešeními se dvěma řídicími jednotkami. Kromě toho PMIC často obsahují pokročilé funkce, jako je topologie flyback s proudovým režimem pro vysokou účinnost a vynikající přechodovou odezvu. Volitelný provoz v režimu Burst Mode a režim vypínání dále zvyšují hustotu výkonu, účinnost a zvlnění výstupu, což umožňuje přizpůsobit tyto parametry konkrétním aplikacím. Kromě toho jsou integrované obvody s ovladači hradel, které jsou podmnožinou obvodů PMIC, navrženy tak, aby účinně řídily výkonové tranzistory MOSFET při vysokých spínacích frekvencích. Tyto ovladače využívají logické úrovně z integrovaných obvodů PWM a poskytují napájení s jedním nebo dvěma synchronními usměrňovači, čímž zajišťují efektivní provoz a snižují ztrátový výkon. Integrace funkcí, jako je rozhraní SPI, do integrovaných obvodů ovladačů hradel zjednodušuje směrování, minimalizuje režii MCU a šetří plochu PCB, což dále snižuje náklady na systém. Oproti tomu IC pro tepelné řízení vyžadují další úvahy, jako je integrace s účinnými chladiči, jako jsou kapalinové chladicí systémy, aby se překonala nízká účinnost termoelektrických chladičů (TEC). Tyto systémy jsou sice velmi přesné a stabilní, ale obvykle jsou větší a dražší než PMIC a mají specifické ekologické problémy.

Průmyslové normy a dodržování předpisů

Při výrobě integrovaných obvodů pro správu napájení (PMIC) jsou důležitá opatření pro kontrolu kvality, která zajišťují, že jsou vyráběny na vysoké úrovni. Tato opatření zahrnují přísné testování a kontrolní procesy, jejichž cílem je ověřit, zda čipy PMIC splňují požadované specifikace.

. Proces testování zahrnuje funkční, spolehlivostní a environmentální testy, které zajišťují správnou funkci PMIC v různých provozních podmínkách. Proces kontroly zahrnuje vizuální kontrolu, elektrické testování a testování na úrovni matrice, aby se zjistily případné závady nebo poruchy v PMIC. Validační řešení hrají klíčovou roli ve fázích návrhu a realizace vývoje PMIC. Tato řešení pomáhají identifikovat konstrukční nedostatky a výrobní vady v rané fázi vývojového procesu a zajišťují, že PMIC splňují potřebné specifikace pro spolehlivost a výkon. Řešení problémů ve fázi validace je výrazně nákladově efektivnější než řešení problémů po zahájení výroby, čímž se snižuje riziko nákladného stahování z trhu a přepracování. Díky simulaci reálných provozních podmínek umožňují validační řešení inženýrům vyladit návrhy PMIC pro optimální výkon. Výrobci PMIC navíc dodržují různé průmyslové normy, aby zajistili bezpečnost a účinnost svých výrobků. Například norma ISO 26262 je důležitá pro bezpečnost elektrických a elektronických systémů v automobilových aplikacích, zajišťuje správné fungování automobilových systémů situačního povědomí a řeší otázky kybernetické bezpečnosti v automobilovém průmyslu. Tyto normy mají zásadní význam v odvětvích, která vyžadují vysokou spolehlivost a bezpečnost, jako jsou automobilové a průmyslové aplikace. Dodržování těchto přísných opatření pro kontrolu kvality a průmyslových norem zajišťuje, že PMIC nejen splňují, ale často i překračují očekávání různých cílových trhů, včetně chytrých měřičů, mobilních telefonů, televizorů, bezpečnostních systémů, počítačových periferií, zdravotnických zařízení a průmyslových řídicích zařízení. Toto dodržování je nezbytné pro zachování výkonu a spolehlivosti čipů PMIC v široké škále výrobků spotřební a průmyslové elektroniky.

Historie a vývoj

Moderní integrované obvody pro řízení spotřeby (PMIC) prošly významným vývojem, aby splňovaly rostoucí požadavky na efektivní a spolehlivé řízení spotřeby v elektronických zařízeních. Kořeny obvodů PMIC lze vysledovat ve snaze řešit problémy s napájením a řízením napájení ve složitých systémech. Původně byly PMIC vyvinuty k zajištění potřebné konverze a regulace napájení z externího zdroje nebo baterie na požadované napájecí napětí pro různá zařízení.

. Technologie PMIC v posledních letech pokročila mílovými kroky. Tento pokrok je dán potřebou vyšší energetické účinnosti, zejména v odvětvích, jako je automobilová elektronika, kde PMIC pomáhají řídit a regulovat energii v automobilových bateriích a nabíjecích systémech. Tyto PMIC optimalizují energetickou účinnost, snižují uhlíkovou stopu a zvyšují celkový výkon tím, že nabízejí monitorování, řízení a ochranu baterií v reálném čase. Kromě toho se PMIC staly klíčovými v informačních a zábavních systémech, kde poskytují efektivní správu energie a lepší uživatelský zážitek díky monitorování v reálném čase a ochraně systému . Vývoj čipů PMIC zaznamenal významný skok s přechodem na sofistikovanější výrobní procesy. Zpočátku se většina čipů PMIC vyráběla osmipalcovým procesem o velikosti 0,18-0,11 mikronu. V souvislosti s nedostatkem čipů PMIC však mnoho společností začalo uvažovat o přechodu na 12palcové PMIC. Tento přechod byl vyvolán potřebou rozšířit výrobu a zmírnit nedostatek dodávek, přičemž někteří výrobci přešli na 300mm (12palcové) wafery.

Použití v různých odvětvích

Integrované obvody pro správu napájení (PMIC) hrají klíčovou roli v různých odvětvích, protože účinně řídí a distribuují elektrickou energii v elektronických zařízeních a systémech. Jejich všestranné využití se týká mnoha průmyslových odvětví, včetně spotřební elektroniky, automobilového průmyslu, průmyslových strojů a obnovitelných zdrojů energie.

Spotřební elektronika

Ve spotřební elektronice jsou PMIC nepostradatelné pro zařízení, jako jsou chytré telefony, notebooky a gadgety internetu věcí. Optimalizují spotřebu energie, prodlužují životnost baterií a zajišťují spolehlivý výkon.

. Například chytré telefony se při správě napájení více komponent do značné míry spoléhají na čipy PMIC, přičemž každé zařízení vyžaduje 1-2 čipy pro správu napájení a telefony 5G vyžadují až 10 čipů. To zajišťuje energeticky úsporný provoz a zvyšuje uživatelský komfort.

Automobilový průmysl

V automobilovém průmyslu se PMIC používají k regulaci napájení různých elektronických komponent, včetně informačních a zábavních systémů a bezpečnostních prvků.

. Společnosti jako Yachuang Electronics vyvinuly čipy PMIC pro automobilový průmysl, které splňují přísné regulační certifikace, jako je AEC-Q100, což umožňuje jejich integraci do vozidel renomovaných výrobců, jako jsou Hyundai a Chrysler. Tato integrace je klíčová pro rozvoj elektrických a hybridních vozidel, kde je efektivní řízení spotřeby nezbytné.

Průmyslové stroje

V průmyslovém prostředí zajišťují PMIC spolehlivou distribuci energie ve strojních zařízeních a řídicích systémech, což usnadňuje stabilní provoz.

. To zahrnuje aplikace v odvětvích, jako jsou průmyslová řídicí zařízení, kde PMIC přispívají k energeticky účinnému fungování složitých systémů. Společnosti jako Shanghai Belling a BPS stojí v čele a poskytují řešení PMIC pro průmyslové řídicí polovodiče, respektive čipy pro řízení motorů .

Obnovitelná energie

PMIC jsou také nedílnou součástí projektů obnovitelných zdrojů energie, kde řídí konverzi a distribuci energie v systémech, jako jsou fotovoltaické střídače a větrné turbíny.

. Tyto integrované obvody umožňují efektivní využití obnovitelné energie a podporují přechod na udržitelné zdroje energie. Pokroky v technologii PMIC jsou proto zásadní pro vývoj a rozšiřitelnost řešení pro obnovitelné zdroje energie.

Zdravotnické vybavení

Špičková a přenosná zdravotnická zařízení významně těží z použití PMIC, které zajišťují spolehlivý a efektivní provoz těchto zařízení.

. Přesné řízení spotřeby, které umožňují čipy PMIC, má zásadní význam pro výkon lékařských nástrojů, zejména ve scénářích, kde je životnost baterie a minimální tepelné emise velmi důležitá.

Přijetí na trhu

Trh s integrovanými obvody pro správu napájení (PMIC) vykazuje v posledních letech značnou odolnost a růst. V roce 2021 dosáhla velikost celosvětového trhu s PMIC přibližně 146,942 miliardy jüanů a předpokládá se, že se bude dále rozšiřovat a do roku 2027 může dosáhnout 201,031 miliardy jüanů.

. Očekává se, že celkový trh s výkonovými integrovanými obvody přesáhne do roku 2026 hodnotu $25,5 miliardy USD a v letech 2020 až 2026 poroste složenou roční mírou růstu (CAGR) 3%. Tento růst však není rovnoměrný ve všech segmentech trhu výkonových integrovaných obvodů. Například vícekanálové obvody PMIC představovaly v roce 2020 21% trhu a podle prognózy by měly růst tempem 2,6% a do roku 2026 dosáhnout přibližně $5,3 miliardy USD. Čína se stala dominantním hráčem na trhu s PMIC, přičemž velikost jejího trhu dosáhne v roce 2021 zhruba 36,736 miliardy jüanů, což představuje přibližně 23% celosvětového trhu. Historicky měli v čínském sektoru PMIC většinový podíl na trhu tchajwanští výrobci jako Richtek, GMT a Novatek spolu s evropskými a americkými společnostmi, jako je Texas Instruments. Tato dynamika se však postupně mění, protože čínské společnosti z pevninské Číny zvyšují svůj vliv a schopnosti. Situaci na trhu také ovlivnilo několik klíčových akvizic a fúzí. Zejména společnost Analog Devices (ADI) koupila v roce 2020 společnost Maxim Integrated za $20,9 miliardy USD, čímž vznikl spojený subjekt s tržní hodnotou přesahující $68 miliard USD. Tyto konsolidace odrážejí konkurenční povahu a strategický význam integrovaných obvodů pro řízení napájení v polovodičovém průmyslu. Další významnou hnací silou zavádění PMIC je automobilový průmysl. S nástupem elektrických vozidel (EV) prudce vzrostla poptávka po čipech pro řízení napájení v automobilovém průmyslu. Podle společnosti STMicroelectronics je počet čipů pro správu napájení potřebných pro vozidla s novou energií téměř 20% vyšší než u tradičních automobilů, celkem asi 50 na jedno vozidlo. Společnosti jako Yachuang Electronics využily tohoto trendu a vyvinuly čipy PMIC, které byly zabudovány do vozidel velkých výrobců automobilů, jako jsou Hyundai a Chrysler. I přes celkově pozitivní vývoj zaznamenal trh s PMIC určité výkyvy. Například ve čtvrtém čtvrtletí roku 2022 došlo k poklesu cen PMIC v důsledku snížené poptávky po spotřební elektronice a zvýšeného tlaku na zásoby, přičemž ceny klesly přibližně o 4-9%. Nicméně dlouhodobý výhled zůstává pozitivní, a to díky rostoucím požadavkům v automobilovém průmyslu a dalších rozvíjejících se odvětvích.

Vyhlídky do budoucna

Budoucí vyhlídky integrovaných obvodů pro řízení spotřeby (PMIC), včetně modelu 1216AP06, jsou významně ovlivněny probíhajícím technologickým pokrokem a tržními trendy. Předpokládá se, že celkový trh s výkonovými integrovanými obvody přesáhne do roku 2026 hodnotu $25,5 miliardy amerických dolarů a v letech 2020 až 2026 dosáhne složené roční míry růstu (CAGR) 3%.

. Tato trajektorie růstu podtrhuje rostoucí poptávku po řešeních pro řízení spotřeby v různých aplikacích. Pozoruhodným segmentem v rámci tohoto trhu jsou vícekanálové PMIC, jejichž hodnota v roce 2020 přesáhla $4,5 miliardy USD a očekává se, že do roku 2026 dosáhne přibližně $5,3 miliardy USD, přičemž CAGR v tomto období dosáhne 2,6%. Tyto komponenty jsou nezbytné v aplikacích, kde je rozhodující velikost a účinnost, jako jsou chytré telefony a pokročilé asistenční systémy řidiče (ADAS). Přední společnosti v tomto segmentu, včetně společností Apple, Qualcomm, Intel a Samsung S.LSI, zásobují především výrobce chytrých telefonů, což podtrhuje robustnost a potenciál růstu tohoto odvětví. Technologický pokrok navíc mění schopnosti velitelů zásahových jednotek (IC) v nouzových scénářích. Nové technologie poskytují rozsáhlé soubory dat a umožňují informovanější rozhodování, čímž zvyšují efektivitu hasičských a záchranných operací. Integrace těchto technologických vymožeností však musí být vyvážená, aby nedocházelo k přetěžování velitelů zásahových jednotek příliš mnoha úkoly, což by mohlo omezit jejich kritické rozhodovací schopnosti. Tento vyvážený přístup má zásadní význam pro zajištění toho, aby technologie sloužila jako doplněk, nikoliv jako překážka schopností IC v první linii zásahů při mimořádných událostech. Odolnost trhu s energetickými integrovanými obvody navzdory globálním výzvám, které představuje COVID-19, dále zdůrazňuje jeho robustní povahu. V letech 2019 až 2020 trh zaznamenal meziroční nárůst o téměř 1,5% díky zvýšené poptávce spotřebitelů. Tato odolnost naznačuje silný základ pro budoucí růst a inovace v oblasti technologií řízení spotřeby.