Resumo

O Circuito Integrado de Gestão de Energia (PMIC) 1216AP06 é um dispositivo semicondutor especializado concebido para gerir e regular o fornecimento de energia em sistemas electrónicos. Os PMIC são componentes cruciais numa vasta gama de aplicações, incluindo smartphones, computadores portáteis, sistemas automóveis, maquinaria industrial e soluções de energias renováveis. Asseguram um consumo de energia eficiente através da execução de várias funções, como a regulação da tensão, a sequenciação da energia, a gestão da bateria e a gestão térmica, prolongando assim a vida útil da bateria e melhorando o desempenho e a fiabilidade dos dispositivos electrónicos. Os PMICs são amplamente categorizados em Reguladores Lineares e Reguladores de Comutação, cada um oferecendo vantagens distintas dependendo da aplicação. Os Reguladores Lineares, conhecidos pelo seu baixo ruído, são ideais para ambientes sensíveis ao ruído, enquanto os Reguladores de Comutação proporcionam uma maior eficiência utilizando um elemento de comutação para converter a tensão de entrada na tensão de saída desejada. Os avanços notáveis na tecnologia PMIC incluem reguladores histeréticos, que garantem uma regulação eficiente da tensão sem a necessidade de dissipadores de calor, e caraterísticas como a função ECO, que optimiza o consumo de energia alternando entre os modos de alto desempenho e de baixo consumo. O modelo 1216AP06, em particular, está optimizado para aplicações de fontes de alimentação de modo comutado (SMPS) off-line e conversores DC-DC. Possui um controlador PWM de modo de tensão de frequência fixa, limitação de corrente pulso a pulso, bloqueio de subtensão e uma série de protecções, tais como proteção contra sobrecarga e sobretensão. Estas caraterísticas tornam o 1216AP06 adequado para projectos de fontes de alimentação de elevada eficiência, garantindo um funcionamento estável e fiável em várias aplicações electrónicas. À medida que a tecnologia continua a avançar, espera-se que a importância dos PMIC na indústria de semicondutores cresça, impulsionada pela crescente procura de dispositivos electrónicos mais pequenos, mais potentes e energeticamente eficientes. O desenvolvimento e a adoção dos PMIC são também significativamente influenciados pela necessidade de melhores soluções de gestão de energia em sectores como a eletrónica automóvel e as energias renováveis. Apesar de algumas flutuações na dinâmica do mercado, as perspectivas a longo prazo para os PMIC continuam a ser positivas, sustentadas pelas inovações em curso e pela expansão das aplicações em diversas indústrias.

Visão geral

Os circuitos integrados de gestão de energia (PMIC) são componentes electrónicos especializados concebidos para gerir e regular o fornecimento de energia numa vasta gama de dispositivos electrónicos

. Desempenham um papel fundamental para garantir o consumo eficiente de energia, desempenhando várias funções, como regulação de tensão, sequenciamento de energia, gerenciamento de bateria e gerenciamento térmico. Os PMIC são fundamentais na eletrónica moderna, permitindo que dispositivos como smartphones, computadores portáteis, dispositivos portáteis e dispositivos IoT atinjam um desempenho ótimo enquanto prolongam a vida útil da bateria. A evolução dos PMICs foi impulsionada pela necessidade de melhorar o rastreamento e a utilização de recursos, especialmente durante incidentes de grande escala. Inicialmente, estes processos eram geridos com recurso a ferramentas básicas, como quadros brancos e métodos de papel e caneta, que eram funcionais mas não escaláveis para emergências mais significativas. Com o avanço da tecnologia, foram desenvolvidos PMIC mais sofisticados para satisfazer as crescentes exigências de eficiência e fiabilidade na gestão da energia. Os PMICs podem ser amplamente categorizados em Reguladores Lineares e Reguladores de Comutação. Os reguladores lineares, como os reguladores de baixa queda (LDO), fornecem uma tensão de saída estável dissipando o excesso de energia como calor e são conhecidos pelo seu baixo ruído, tornando-os adequados para aplicações sensíveis ao ruído. Por outro lado, os reguladores de comutação utilizam um elemento de comutação para converter a tensão de entrada numa tensão de saída desejada de forma mais eficiente, oferecendo maior eficiência mas com maior complexidade em comparação com os reguladores lineares. Um tipo notável de regulador de comutação é o regulador histerético, que emprega um comparador com histerese de entrada para manter a tensão de saída dentro de um intervalo específico. Esta abordagem não só garante uma regulação eficiente da tensão, como também distribui a dissipação de energia interna por vários dispositivos de alimentação, eliminando potencialmente a necessidade de um dissipador de calor. Outra caraterística avançada encontrada em alguns PMICs é a função ECO, que permite que o dispositivo alterne entre os modos de alto desempenho e de baixo consumo para otimizar o consumo de energia com base nos requisitos de utilização. Os PMICs são parte integrante da funcionalidade e fiabilidade dos sistemas electrónicos, uma vez que protegem os componentes de danos devidos a flutuações de tensão. Técnicas como a limitação da fonte de alimentação, que envolve o teste da funcionalidade do sistema nos limites superior e inferior da tensão de alimentação especificada, aumentam ainda mais a fiabilidade e a longevidade dos dispositivos electrónicos. Como a procura dos consumidores por dispositivos mais pequenos, mais potentes e energeticamente eficientes continua a aumentar, espera-se que a importância e as capacidades dos PMIC se expandam, solidificando o seu papel como componentes indispensáveis na indústria dos semicondutores.

Principais características

Os circuitos integrados de gestão de energia (PMIC) são componentes essenciais nos sistemas electrónicos modernos, fornecendo uma gama de funcionalidades para garantir o funcionamento eficiente e fiável de vários dispositivos.

Sequenciamento de energia

Em sistemas com várias fontes de alimentação, os PMICs com capacidade de sequenciamento de energia garantem que a tensão de cada fonte de alimentação seja ligada e desligada na sequência correta. Esta funcionalidade utiliza MOSFETs internos ou externos para comutar as fontes de alimentação de uma forma previsível e segura, evitando potenciais danos e assegurando a estabilidade do sistema

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Vários canais de saída

Os PMICs incluem normalmente numerosos canais de saída com diferentes estipulações de tensão e corrente, facilitando o fornecimento de energia a múltiplos componentes de um sistema. Esta versatilidade permite a um único PMIC gerir eficazmente as necessidades de energia de diversos elementos de um dispositivo

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Programabilidade

Um número significativo de PMICs possui capacidade de programação, oferecendo aos utilizadores a capacidade de adaptar os parâmetros do CI a aplicações específicas. Esta caraterística aumenta a versatilidade dos PMICs, permitindo a personalização de acordo com as necessidades únicas de gestão de energia de diferentes sistemas electrónicos

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Melhoria da eficiência

Para aumentar a eficiência global, os PMIC integram mecanismos como a modulação da tensão, o escalonamento dinâmico tensão-frequência (DVFS) e os modos de conservação de energia. Estas técnicas ajudam a otimizar a utilização de energia e a prolongar a vida útil da bateria em dispositivos portáteis

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Interfaces de comunicação

Alguns PMICs possuem interfaces de comunicação como I2C ou SPI, permitindo aos utilizadores configurar e monitorizar o desempenho do IC. Isto permite um melhor controlo e integração em sistemas electrónicos complexos, facilitando ajustes e diagnósticos em tempo real

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Tensão de saída estável

Os reguladores nos PMICs mantêm uma tensão de saída estável, independentemente das flutuações de entrada, garantindo que os componentes sensíveis recebem uma fonte de alimentação consistente. Esta estabilidade é crucial para o funcionamento fiável de processadores e outros elementos críticos em dispositivos electrónicos

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Reguladores de baixa queda (LDO)

Os reguladores LDO dentro dos PMICs oferecem uma pequena diferença entre as tensões de entrada e de saída, permitindo saídas rigorosamente reguladas. Eles fornecem uma resposta transitória rápida para lidar com cargas dinâmicas, mantendo a estabilidade da tensão de saída sob condições variáveis, como mudanças na tensão de entrada, corrente de carga de saída e temperatura

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Especificações técnicas

O CI de gestão de energia 1216AP06 inclui um controlador PWM de modo de tensão de frequência fixa optimizado para aplicações SMPS (fonte de alimentação de modo de comutação) off-line e conversor DC-DC que requerem o mínimo de componentes externos

. Este circuito integrado inclui um oscilador aparado para um controlo preciso do ciclo de funcionamento, uma referência com compensação de temperatura, controlo de ligar/desligar, um amplificador de erro de alto ganho, um comparador de deteção de corrente e uma saída totem-pole de alta corrente. Entre as suas caraterísticas notáveis contam-se a limitação de corrente pulso a pulso, o bloqueio de subtensão (UVLO), uma corrente de funcionamento típica de 7 mA, arranque suave, controlo de ligar/desligar, proteção contra sobrecarga (OLP), proteção contra sobrecorrente (OCP) e proteção contra sobretensão (OVP). Além disso, incorpora um controlo de ligar/desligar e um circuito de arranque suave, que, quando utilizados em conjunto com MOSFETs de potência complementares e CIs de fator de potência de elevado desempenho, permitem a implementação de designs de SMPS que proporcionam uma elevada eficiência e cumprem as normas relevantes em matéria de emissão de harmónicas. O 1216AP06 funciona com uma arquitetura de frequência constante e de espetro alargado, proporcionando uma entrada e saída regulada com ruído muito baixo. Esta arquitetura utiliza frequências de comutação aleatórias entre 1MHz e 1,6MHz, que definem a taxa de carga e descarga dos condensadores móveis, obtendo um ruído de saída extremamente baixo e um ruído de entrada significativamente reduzido em comparação com as bombas de carga convencionais. O CI inclui duas bombas de carga de condensador comutado para reduzir o VIN para duas tensões de saída reguladas, funcionando 180° fora de fase para reduzir a ondulação de entrada. A regulação é conseguida detectando cada tensão de saída através de um divisor de resistência externo e modulando a corrente de saída da bomba de carga com base no sinal de erro. Este design sofisticado garante uma elevada eficiência e um desempenho fiável em várias aplicações, incluindo carregadores de bateria e televisores, especialmente quando o ponto de regulação da corrente desce abaixo de um valor específico, accionando o modo de ciclo de salto para uma maior eficiência.

Design e arquitetura

A conceção de Circuitos Integrados de Gestão de Energia (PMICs) envolve a consideração meticulosa de vários factores para garantir eficiência e fiabilidade. Os blocos fundamentais de um PMIC incluem normalmente um regulador de tensão, um conversor de energia e um carregador de bateria, que gerem e regulam coletivamente a energia em dispositivos electrónicos

. Cada um destes componentes desempenha um papel fundamental na manutenção da estabilidade da tensão, no controlo do fluxo de corrente e na supervisão das funções da bateria.

Processo de conceção de PMIC

O processo de conceção do PMIC integra vários blocos de construção que são essenciais para uma gestão eficiente da energia. Os projectistas devem ter em conta vários parâmetros críticos, como a eficiência energética, a gestão térmica e os circuitos de proteção, para criar um PMIC que cumpra as normas de desempenho e fiabilidade

. Por exemplo, a disposição de uma fonte de alimentação comutada, um elemento comum dos PMIC, deve ser cuidadosamente concebida para evitar instabilidade e interferência electromagnética (EMI). Isto implica a utilização de traços largos e curtos para o percurso principal da corrente e para os traços de terra da alimentação, bem como a colocação de componentes como condensadores e indutores de entrada e saída o mais próximo possível do CI.

Componentes principais

Reguladores de tensão

Os reguladores de tensão são cruciais para garantir a estabilidade da tensão em várias junções do dispositivo. Mantêm uma tensão de saída constante, independentemente das variações da tensão de entrada ou das condições de carga

. Esta estabilidade é vital para o bom funcionamento de todos os componentes electrónicos do dispositivo.

Limitadores de corrente

Os limitadores de corrente impedem o fluxo excessivo de corrente eléctrica, protegendo os componentes de potenciais danos devido a situações de sobreintensidade. Desempenham um papel vital na segurança e durabilidade do dispositivo

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Lógica de controle

A lógica de controlo dentro de um PMIC supervisiona a sequência de energia, detecta anomalias e gere outras funções essenciais. Este componente é responsável pelo funcionamento inteligente do PMIC, assegurando que todas as tarefas relacionadas com a energia são executadas sem problemas

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Circuito de gestão da bateria

Para dispositivos alimentados por baterias, os PMIC integram circuitos dedicados ao carregamento e monitorização da bateria. Isto assegura a utilização eficiente e a longevidade da bateria, gerindo os ciclos de carga e evitando condições de sobrecarga ou de descarga profunda

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Considerações sobre o layout

A disposição física de um PMIC é tão crucial como a sua conceção arquitetónica. Por exemplo, em aplicações de corrente de pico elevada e de alta frequência de comutação, a disposição deve assegurar uma resistência e indutância mínimas nos principais percursos de corrente para manter a estabilidade e minimizar a EMI

. Isto requer uma colocação estratégica dos componentes e uma separação cuidadosa das linhas de terra de controlo e de alimentação para otimizar o desempenho.

Desempenho

No domínio dos testes de produção de grande volume, a exatidão é muitas vezes menos crítica do que a eficiência de custos, que é impulsionada pelo rendimento e pelas despesas do sistema de teste. A gestão térmica eficaz desempenha um papel vital na otimização do rendimento e na justificação de custos mais elevados do sistema, especialmente quando a taxa de rampa do sistema pode melhorar significativamente o desempenho

. Por exemplo, um sistema de gestão térmica com uma taxa de rampa de 5°C/s ou superior pode aumentar significativamente o rendimento em comparação com sistemas com taxas de rampa mais lentas, fazendo assim com que um investimento inicial mais elevado valha a pena para muitas aplicações de grande volume. Vários métodos de gestão térmica podem ser avaliados quanto à sua eficiência de desempenho. Um sistema combinado de arrefecedor termoelétrico (TEC) e de arrefecimento líquido destaca-se devido à sua resposta rápida, precisão e estabilidade. Esta abordagem híbrida atenua a baixa eficiência do TEC sozinho, incorporando os benefícios do arrefecimento líquido, oferecendo assim uma solução versátil que satisfaz as exigências de uma vasta gama de aplicações de ensaio. Um método alternativo envolve a utilização de um sistema de refrigeração, que proporciona uma resposta de arrefecimento, precisão e estabilidade superiores. No entanto, estes sistemas têm muitas vezes custos proibitivos, são de grandes dimensões e constituem um desafio ambiental devido ao Freon utilizado no processo de arrefecimento. Os sistemas de refrigeração estão normalmente limitados a aplicações de arrefecimento, exigindo um circuito de aquecimento secundário para uma gestão térmica abrangente. A escolha do material é também um fator significativo no desempenho dos dissipadores de calor. O alumínio e o cobre são os materiais mais comuns utilizados. O peso leve e o baixo custo do alumínio tornam-no ideal para o arrefecimento por convecção, enquanto a elevada condutividade e a baixa resistência à dispersão do cobre lhe permitem suportar cargas térmicas pesadas de forma mais eficiente, embora a um custo e peso mais elevados. A simulação de alta potência, a caraterização da temperatura e os testes de produção de grande volume têm requisitos distintos para os sistemas de gestão térmica. Para a simulação de alta potência durante a fase de desenvolvimento, a precisão e a estabilidade em toda a gama de temperaturas são fundamentais, uma vez que estes dados informam as especificações de funcionamento do dispositivo. O EP7037C da Empower Semiconductor e a mais recente série EP71xxx de reguladores de tensão integrados (IVR) exemplificam os avanços nos ICs de gestão de energia. Estes produtos oferecem múltiplas saídas de tensão regulada, melhorando o desempenho e a eficiência do dispositivo. A Empower afirma que a sua tecnologia IVR permite uma redução de 10x no tamanho e um funcionamento 1000x mais rápido, o que significa uma melhoria substancial em relação aos reguladores de tensão tradicionais.

Aplicações

O CI de gestão de energia 1216AP06 é amplamente utilizado em módulos electrónicos de carroçarias de automóveis, onde os interruptores de energia inteligentes controlam várias cargas, tais como lâmpadas, LEDs, solenóides e motores

. Estes comutadores inteligentes oferecem vantagens significativas em relação aos relés mecânicos, incluindo ruído mecânico reduzido, tamanho de módulo mais pequeno e funcionalidade melhorada. O CI é particularmente capaz de satisfazer os requisitos rigorosos dos sistemas de 24 V, bem como dos sistemas de 12 V, tirando partido de anos de avanços na tecnologia de comutação de estado sólido. Estes avanços resultaram em dispositivos de baixo custo que são eficientes, seguros, flexíveis, fiáveis, robustos e tolerantes a falhas. Uma das principais caraterísticas do 1216AP06 é a sua interface série de 3 fios compatível com I2C, que é totalmente configurável e programável por software. Esta interface fornece leitura instantânea da corrente e tensão da porta, aumentando a sua utilidade em sistemas dinâmicos. Além disso, o CI inclui caraterísticas como bloqueio de subtensão de entrada (UVLO), bloqueio de sobretensão de entrada (OVLO), proteção contra sobretemperatura e limite da taxa de variação da tensão de saída durante o arranque, tornando-o altamente fiável em diversas condições de funcionamento. O 1216AP06 funciona em quatro modos distintos para acomodar diferentes requisitos do sistema. Estes modos incluem o modo automático, que permite que o dispositivo funcione automaticamente com as suas predefinições sem qualquer intervenção do software; o modo semi-automático, que detecta e classifica os dispositivos ligados, mas requer instruções do software para alimentar uma porta; o modo manual, que oferece um controlo completo do software e é ideal para o diagnóstico do sistema; e o modo de encerramento, que termina de forma segura todas as actividades e desliga a alimentação do dispositivo.

Comparação com outros CIs

Os circuitos integrados de gestão de energia (PMIC) distinguem-se de outros circuitos integrados por incorporarem múltiplas funções num único chip, optimizando assim o espaço e a relação custo-eficácia dos sistemas electrónicos

. Ao contrário dos CIs de função única, como os reguladores lineares, os conversores DC/DC e os CIs de reinicialização, que têm finalidades específicas, os PMICs podem executar várias tarefas relacionadas com a energia, incluindo a supervisão da tensão e a proteção contra subtensão, melhorando assim a eficiência da conversão, a dissipação de calor e reduzindo a dimensão global da solução. Por exemplo, um PMIC típico pode integrar o controlo de potência por modulação de largura de impulsos (PWM) tanto para o carregamento da bateria como para a regulação da tensão, permitindo-lhe carregar simultaneamente uma bateria enquanto alimenta uma carga do sistema a partir de um adaptador de parede CA não regulado. Esta integração reduz a necessidade de vários componentes discretos, poupando assim espaço na placa de circuito impresso e minimizando os custos em relação às soluções de controlador duplo. Além disso, os PMICs incluem frequentemente funcionalidades avançadas, como a topologia flyback em modo de corrente para uma elevada eficiência e uma excelente resposta transitória. O funcionamento opcional em modo Burst e o modo de desativação aumentam ainda mais a densidade de potência, a eficiência e a ondulação de saída, permitindo que estes parâmetros sejam adaptados a aplicações específicas. Além disso, os CIs de driver de porta, que são um subconjunto dos PMICs, são concebidos para acionar MOSFETs de potência de forma eficiente a frequências de comutação elevadas. Estes controladores utilizam os níveis lógicos dos CI PWM e fornecem um acionamento por retificador síncrono simples ou duplo, assegurando um funcionamento eficiente e uma dissipação de energia reduzida. A integração de recursos como interfaces SPI em CIs de driver de porta simplifica o roteamento, minimiza a sobrecarga da MCU e conserva a área da PCB, reduzindo ainda mais os custos do sistema. Em comparação, os CI de gestão térmica exigem considerações adicionais, como a integração com dissipadores de calor eficientes, como sistemas de arrefecimento líquido, para ultrapassar a baixa eficiência dos arrefecedores termoeléctricos (TEC). Estes sistemas, embora altamente precisos e estáveis, são normalmente maiores e mais caros do que os PMIC e têm preocupações ambientais específicas.

Normas e conformidade do sector

As medidas de controlo de qualidade são fundamentais no fabrico de PMIC para garantir que os Power Management ICs (PMICs) são produzidos com um elevado padrão. Estas medidas incluem testes rigorosos e processos de inspeção concebidos para verificar se os PMIC cumprem as especificações exigidas

. O processo de teste engloba testes funcionais, de fiabilidade e ambientais, garantindo que os PMIC funcionam corretamente em várias condições de funcionamento. O processo de inspeção envolve inspeção visual, testes eléctricos e testes ao nível da matriz para identificar quaisquer defeitos ou falhas no PMIC. As soluções de validação desempenham um papel crucial nas fases de conceção e implementação do desenvolvimento de PMIC. Estas soluções ajudam a identificar falhas de conceção e defeitos de fabrico no início do processo de desenvolvimento, garantindo que os PMIC cumprem as especificações necessárias em termos de fiabilidade e desempenho. A resolução de problemas durante a fase de validação é significativamente mais económica do que a resolução de problemas após o início da produção, reduzindo assim o risco de recolhas dispendiosas e de retrabalho. Ao simular condições de funcionamento reais, as soluções de validação permitem aos engenheiros afinar os projectos de PMIC para um desempenho ótimo. Além disso, os fabricantes de PMIC aderem a várias normas do sector para garantir a segurança e a eficiência dos seus produtos. Por exemplo, a norma ISO 26262 é relevante para a segurança dos sistemas eléctricos e electrónicos nas aplicações automóveis, assegurando o funcionamento adequado dos sistemas de consciência situacional automóvel e abordando as preocupações com a cibersegurança automóvel. Estas normas são fundamentais em indústrias que exigem elevada fiabilidade e segurança, como as aplicações automóveis e industriais. A adesão a estas rigorosas medidas de controlo de qualidade e às normas da indústria garante que os PMIC não só satisfazem, como também excedem frequentemente as expectativas de vários mercados-alvo, incluindo contadores inteligentes, telemóveis, televisores, sistemas de segurança, periféricos de computador, equipamento médico e dispositivos de controlo industrial. Esta adesão é essencial para manter o desempenho e a fiabilidade dos PMICs numa vasta gama de produtos electrónicos industriais e de consumo.

História e desenvolvimento

Os modernos circuitos integrados de gestão de energia (PMIC) evoluíram significativamente para satisfazer a crescente procura de uma gestão de energia eficiente e fiável nos dispositivos electrónicos. As raízes dos PMIC remontam aos esforços para enfrentar os desafios do fornecimento e gestão de energia em sistemas complexos. Inicialmente, os PMIC foram desenvolvidos para fornecer a conversão e regulação de energia necessárias a partir de uma fonte externa ou bateria para a tensão de alimentação exigida por vários equipamentos

. Nos últimos anos, a tecnologia PMIC tem avançado a passos largos. Este avanço é impulsionado pela necessidade de uma maior eficiência energética, especialmente em sectores como a eletrónica automóvel, onde os PMIC ajudam a gerir e a regular a energia nas baterias dos automóveis e nos sistemas de carregamento. Estes PMIC optimizam a eficiência energética, reduzem a pegada de carbono e melhoram o desempenho geral, oferecendo monitorização, controlo e proteção da bateria em tempo real. Além disso, os PMIC tornaram-se cruciais nos sistemas de infoentretenimento, proporcionando uma gestão eficiente da energia e uma melhor experiência do utilizador através da monitorização em tempo real e da proteção do sistema. O desenvolvimento dos PMIC deu um salto significativo com a transição para processos de fabrico mais sofisticados. Inicialmente, a maioria dos PMIC era produzida utilizando um processo de 8 polegadas de 0,18-0,11 microns. No entanto, devido à escassez de chips PMIC, muitas empresas começaram a considerar a hipótese de mudar para PMIC de 12 polegadas. Esta transição foi motivada pela necessidade de expandir a produção e aliviar a escassez de oferta, com alguns fabricantes a migrarem as linhas de produção para bolachas de 300 mm (12 polegadas).

Utilização em diferentes sectores

Os circuitos integrados de gestão de energia (PMIC) desempenham um papel crucial em vários sectores, gerindo e distribuindo eficazmente a energia eléctrica em dispositivos e sistemas electrónicos. As suas aplicações versáteis estendem-se a várias indústrias, incluindo eletrónica de consumo, automóvel, maquinaria industrial e energias renováveis.

Eletrônicos de consumo

Na eletrónica de consumo, os PMIC são indispensáveis para dispositivos como smartphones, computadores portáteis e dispositivos IoT. Optimizam a utilização de energia, prolongam a vida útil da bateria e garantem um desempenho fiável

. Os smartphones, por exemplo, dependem fortemente dos PMIC para gerir a energia de múltiplos componentes, com cada dispositivo a necessitar de 1-2 chips de gestão de energia e os telefones 5G a necessitarem de até 10 chips . Isto garante operações eficientes em termos energéticos e melhora a experiência do utilizador.

Automotivo

A indústria automóvel utiliza PMICs para regular a fonte de alimentação de vários componentes electrónicos, incluindo sistemas de informação e lazer e caraterísticas de segurança

. Empresas como a Yachuang Electronics desenvolveram PMIC de qualidade automóvel que cumprem certificações regulamentares rigorosas, como a AEC-Q100, permitindo a sua integração em veículos de fabricantes de renome como a Hyundai e a Chrysler . Esta integração é fundamental para o avanço dos veículos eléctricos e híbridos, onde a gestão eficiente da energia é essencial.

Máquinas industriais

Em ambientes industriais, os PMICs asseguram a distribuição fiável de energia entre máquinas e sistemas de controlo, facilitando operações estáveis

. Isto inclui aplicações em sectores como o equipamento de controlo industrial, onde os PMIC contribuem para o funcionamento energeticamente eficiente de sistemas complexos. Empresas como a Shanghai Belling e a BPS têm estado na linha da frente, fornecendo soluções PMIC para semicondutores de controlo industrial e chips de controlo de motores, respetivamente.

Energias renováveis

Os PMICs são também parte integrante dos projectos de energias renováveis, onde gerem a conversão e distribuição de energia em sistemas como os inversores fotovoltaicos e as turbinas eólicas

. Estes circuitos integrados permitem o aproveitamento e a utilização eficientes das energias renováveis, apoiando a transição para fontes de energia sustentáveis. Os avanços na tecnologia PMIC são, portanto, essenciais para o desenvolvimento e a escalabilidade das soluções de energia renovável.

Equipamento médico

Os equipamentos médicos de ponta e portáteis beneficiam significativamente da utilização de PMICs, que garantem que estes dispositivos funcionam de forma fiável e eficiente

. A gestão precisa da energia facilitada pelos PMICs é fundamental para o desempenho das ferramentas médicas, particularmente em cenários em que a duração da bateria e a emissão térmica mínima são de extrema importância.

Adoção pelo mercado

O mercado de IC de gerenciamento de energia (PMIC) tem mostrado resiliência e crescimento significativos nos últimos anos. O tamanho do mercado global de PMICs atingiu aproximadamente 146,942 bilhões de yuans em 2021 e deve continuar a se expandir, atingindo potencialmente 201,031 bilhões de yuans em 2027

. Prevê-se que o mercado de circuitos integrados de potência ultrapasse os 25,5 mil milhões de dólares americanos até 2026, crescendo a uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 3% de 2020 a 2026. Este crescimento, no entanto, não é uniforme em todos os segmentos do mercado de circuitos integrados de potência. Por exemplo, os PMIC multicanal representavam 21% do mercado em 2020 e prevê-se que cresçam a uma CAGR de 2,6%, atingindo aproximadamente US$5,3 mil milhões em 2026. A China emergiu como um ator dominante no mercado de PMIC, com a sua dimensão de mercado a atingir cerca de 36,736 mil milhões de yuan em 2021, representando cerca de 23% do mercado global. Historicamente, os fabricantes taiwaneses como Richtek, GMT e Novatek, juntamente com empresas europeias e americanas como a Texas Instruments, detêm a maior parte da quota de mercado no sector PMIC da China. No entanto, esta dinâmica está a mudar gradualmente à medida que as empresas da China continental estão a aumentar a sua influência e as suas capacidades. Várias aquisições e fusões importantes também moldaram o panorama do mercado. Nomeadamente, a Analog Devices (ADI) adquiriu a Maxim Integrated por US$20,9 mil milhões em 2020, criando uma entidade combinada com um valor de mercado superior a US$68 mil milhões. Estas consolidações reflectem a natureza competitiva e a importância estratégica dos circuitos integrados de gestão de energia na indústria dos semicondutores. O sector automóvel é outro motor significativo da adoção dos PMIC. Com o advento dos veículos eléctricos (EV), a procura de circuitos integrados de gestão de potência para automóveis aumentou. De acordo com a STMicroelectronics, o número de chips de gestão de energia necessários para um veículo de energia nova é quase 20% superior ao dos automóveis tradicionais, totalizando cerca de 50 por veículo. Empresas como a Yachuang Electronics capitalizaram esta tendência, desenvolvendo PMICs que foram incorporados em veículos de grandes fabricantes de automóveis como a Hyundai e a Chrysler. Apesar da trajetória positiva geral, o mercado de PMICs experimentou algumas flutuações. Por exemplo, no quarto trimestre de 2022 assistiu-se a um declínio nos preços dos PMIC devido à redução da procura de produtos electrónicos de consumo e ao aumento das pressões de inventário, com os preços a caírem cerca de 49%. No entanto, as perspectivas a longo prazo continuam a ser positivas, impulsionadas pelas crescentes necessidades do sector automóvel e de outros sectores emergentes.

Perspectivas futuras

As perspectivas futuras dos circuitos integrados de gestão de energia (PMIC), incluindo o modelo 1216AP06, são significativamente influenciadas pelos avanços tecnológicos em curso e pelas tendências do mercado. Prevê-se que o mercado total de circuitos integrados de potência exceda os US$25,5 mil milhões até 2026, atingindo uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 3% de 2020 a 2026

. Esta trajetória de crescimento sublinha a crescente procura de soluções de gestão de energia em várias aplicações. Um segmento notável dentro deste mercado são os PMICs multicanal, que foram avaliados em mais de US$4,5 bilhões em 2020 e devem atingir aproximadamente US$5,3 bilhões em 2026, com um CAGR de 2,6% durante este período. Estes componentes são essenciais em aplicações em que a dimensão e a eficiência são críticas, como os smartphones e os sistemas avançados de assistência ao condutor (ADAS). As empresas líderes neste segmento, incluindo a Apple, a Qualcomm, a Intel e a Samsung S.LSI, abastecem principalmente os fabricantes de smartphones, o que realça a robustez do sector e o seu potencial de crescimento. Além disso, os avanços tecnológicos estão a remodelar as capacidades dos comandantes de incidentes (ICs) em cenários de emergência. As tecnologias emergentes fornecem vastos conjuntos de dados e permitem uma tomada de decisões mais informada, aumentando a eficácia das operações de incêndio e salvamento. No entanto, a integração destes avanços tecnológicos deve ser equilibrada para evitar sobrecarregar os CI com demasiadas tarefas, o que poderia impedir as suas capacidades críticas de tomada de decisões. Esta abordagem equilibrada é crucial para garantir que a tecnologia sirva como um complemento e não como um obstáculo às capacidades dos CIs na linha da frente da resposta a emergências. A resiliência do mercado de circuitos integrados de potência, apesar dos desafios globais colocados pela COVID-19, realça ainda mais a sua natureza robusta. O mercado registou um crescimento ano após ano de quase 1,5% entre 2019 e 2020 devido ao aumento da procura dos consumidores. Essa resiliência sugere uma base sólida para o crescimento futuro e a inovação em tecnologias de gerenciamento de energia.