智能手机内部的屏幕、内存、摄像头等不同模块,各自需要不同的工作电压,而电池输出的电压是单一的,无法直接满足所有模块。模拟芯片中的电源管理芯片,正是承担电能变换、分配、检测和管理职能的核心器件,它把电池电压转换为各模块所需的稳定电压,是手机正常运行的基础,也是模拟芯片中市场规模最大的细分领域。

电源管理芯片在手机中的核心作用

以智能手机为例,不同功能模块对电压的需求差异明显。资料指出,内存的工作电压较低,而屏幕则需要较高的工作电压,直接用电池供电无法满足所有模块的要求。此时,电源管理芯片发挥“电能供应中枢和纽带”的作用,将锂电池提供的电能进行转换,得到期望的电压来支持各个模块正常运行。

从功能分类看,电源管理芯片主要包括 AC/DC(交流转直流)转换器、DC/DC(直流转直流)转换器、驱动芯片以及保护芯片等。其中,DC/DC 转换器是手机内部电压转换的关键,它可将初始的直流电压转换为各部件所需的直流电压并实现稳定化。根据输出电压与初始电压的关系,可分为降压转换器和升压转换器;按照转换方式,又分为线性稳压器和开关稳压器。

需求结构与技术趋势

电源管理芯片的选型需要根据输入输出电压及电流场景确定。例如,通用工业与消费系列中电源电压一般在 24V 以下。衡量芯片技术水平的关键指标包括输入电压范围、转换效率、静态电流、线性调整率、负载调整率等,输入电压范围越广,芯片能适用的应用场景就越多

在手机功能持续迭代的背景下,电源管理芯片的需求结构也随之变化。资料显示,全球电源管理芯片市场规模已从 2016 年的 200 亿美元逐步增加至 2020 年的 330 亿美元。随着手机屏幕、内存等模块对电压精度和功耗管理要求的提升,以及快充等功能的普及,单部手机中电源管理芯片的价值量持续提升,其应用场景也从单纯的电压转换,向更精细的电能分配与检测管理延伸。

常见问题

手机里为什么需要那么多电源管理芯片?

因为手机内部不同模块的工作电压各不相同,比如内存需要较低电压,屏幕则需要较高电压。电源管理芯片能将电池提供的单一电压转换为各模块所需的多种稳定电压,确保每个功能模块都能正常运行。

线性稳压器和开关稳压器有什么区别?

线性稳压器设计简单、噪声小,但效率较低且只能实现降压;开关稳压器设计复杂,但效率高(可达 95% 左右),既能降压也能升压、反相,应用范围更广,是目前主流的 DC/DC 转换器方案。

电源管理芯片的性能主要看哪些指标?

关键指标包括输入电压范围、转换效率、静态电流、线性调整率、负载调整率、开关频率等。其中,输入电压范围越广,芯片适用的应用场景越多;静态电流越小,待机功耗越低;转换效率越高,电能利用率越好。