什么是電源管理？有什么作用

電源管理是指如何將電源有效分配給系統(tǒng)的不同組件。電源管理對(duì)于依賴(lài)電池電源的移動(dòng)式設(shè)備至關(guān)重要。通過(guò)降低組件閑置時(shí)的能耗，優(yōu)秀的電源管理系統(tǒng)能夠?qū)?a href="/tags/電池壽命" target="_blank">電池壽命延長(zhǎng)兩倍或三倍。電源管理技術(shù)也稱(chēng)做電源控制技術(shù)，它屬于電力電子技術(shù)的范疇，是集電力變換，現(xiàn)代電子，網(wǎng)絡(luò)組建，自動(dòng)控制等多學(xué)科于一體的邊緣交叉技術(shù)，現(xiàn)今已經(jīng)廣泛應(yīng)用到工業(yè)，能源，交通，信息，航空，國(guó)防，教育，文化等諸多領(lǐng)域。

資源的日漸稀缺，使得全球的節(jié)能意識(shí)覺(jué)醒，這驅(qū)使著一代又一代的科研人員奮力在節(jié)能發(fā)展的第一線(xiàn)，今天我們要說(shuō)的電源管理就是其中一個(gè)方面。數(shù)字技術(shù)、集成電路技術(shù)的不斷提高、時(shí)代的進(jìn)步，科技的發(fā)展，我們開(kāi)始追求裝置便攜化、小型化、多功能化，這些促使電源管理技術(shù)不斷向前發(fā)展。

本文詳細(xì)介紹了電源管理概念、分類(lèi)、工作方式等，讓大家更加了解電源管理的相關(guān)知識(shí)。

01什么是電源管理電源管理是指如何將電源有效分配給系統(tǒng)的不同組件。電源管理對(duì)于依賴(lài)電池電源的移動(dòng)式設(shè)備至關(guān)重要(比如：手機(jī)、筆記本電腦)。一個(gè)優(yōu)秀的電源管理系統(tǒng)能夠通過(guò)降低組件閑置時(shí)的能耗將電池壽命延長(zhǎng)2~3倍，電源管理技術(shù)是集電力變換，現(xiàn)代電子，網(wǎng)絡(luò)組建，自動(dòng)控制等多學(xué)科于一體的邊緣交叉技術(shù)，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛涉及工業(yè)，交通，信息通訊，航天航空，國(guó)防教育，文化等。

02電源管理的發(fā)展歷程上世紀(jì)40年代晶體管問(wèn)世，不久后，作為電源管理技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)的晶閘管在晶體管漸趨成熟的基礎(chǔ)上問(wèn)世，從而揭開(kāi)了電源管理技術(shù)長(zhǎng)足發(fā)展序幕。

1979年發(fā)明了功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (MOSFET)，1986年高壓集成電路(HVTC)開(kāi)始出現(xiàn)，這就是最早的電源集成電路。

上世紀(jì)80年代，確定了集成化是電力電子技術(shù)未來(lái)發(fā)展方向，電源集成電路逐步成為功率半導(dǎo)體器件中的主導(dǎo)器件，開(kāi)啟了電源管理的新時(shí)代。自出現(xiàn)以來(lái)，電源管理技術(shù)發(fā)展勢(shì)頭迅猛，已經(jīng)成為了涵蓋生產(chǎn)生活大小方面的關(guān)鍵部分。

03電源管理的分類(lèi)從一定意義上來(lái)說(shuō)，“功率半導(dǎo)體”也稱(chēng)為“電源管理半導(dǎo)體”，也正是因?yàn)榇罅考呻娐愤M(jìn)入電源領(lǐng)域，大家普遍將電源技術(shù)統(tǒng)稱(chēng)為“電源管理”。

電源管理半導(dǎo)體從所包含的器件來(lái)說(shuō)，明確強(qiáng)調(diào)電源管理集成電路(也稱(chēng)電源管理IC)的位置和作用。電源管理半導(dǎo)體包括兩部分，電源管理集成電路和電源管理分立式半導(dǎo)體器件。

電源管理集成電路可以分成電壓調(diào)整器和接口電路兩類(lèi)。電壓調(diào)整器包含線(xiàn)性低壓降穩(wěn)壓器(即LDO)，以及正、負(fù)極輸出系列電路，此外有脈寬調(diào)制(PWM)型的開(kāi)關(guān)型電路等。隨著技術(shù)的發(fā)展，集成電路芯片內(nèi)集成的數(shù)字電路的物理尺寸日漸縮小，工作電源也隨之向低電壓發(fā)展，一系列新型電壓調(diào)整器應(yīng)運(yùn)而生。電源管理用接口電路主要有接口驅(qū)動(dòng)器、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)驅(qū)動(dòng)器以及高電壓/大電流的顯示驅(qū)動(dòng)器等等。

電源管理分立式半導(dǎo)體器件大致可以分成兩大類(lèi)，一類(lèi)包含整流器和晶閘管;另一類(lèi)是三極管型，包含功率雙極性晶體管，含有MOS結(jié)構(gòu)的功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)和絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)等。

04電源管理IC分類(lèi)電源管理半導(dǎo)體中的主導(dǎo)部分是電源管理IC，大致可歸納為下述8種。

AC/DC調(diào)制IC。內(nèi)含低電壓控制電路及高壓開(kāi)關(guān)晶體管。

DC/DC調(diào)制IC。包括升壓/降壓調(diào)節(jié)器，以及電荷泵

功率因數(shù)控制PFC預(yù)調(diào)制 IC。提供具有功率因數(shù)校正功能的電源輸入電路。

脈沖調(diào)制或脈幅調(diào)制PWM/ PFM控制IC。為脈沖頻率調(diào)制和/或脈沖寬度調(diào)制控制器，用于驅(qū)動(dòng)外部開(kāi)關(guān)。

線(xiàn)性調(diào)制IC(如線(xiàn)性低壓降穩(wěn)壓器LDO等)。包括正向和負(fù)向調(diào)節(jié)器，以及低壓降LDO調(diào)制管。

電池充電和管理IC。包括電池充電、保護(hù)及電量顯示IC，以及可進(jìn)行電池?cái)?shù)據(jù)通訊“智能”電池 IC。

熱插板控制IC(免除從工作系統(tǒng)中插入或拔除另一接口的影響)。

MOSFET或IGBT的驅(qū)動(dòng) IC。

以上電源管理IC中，電壓調(diào)節(jié)IC是發(fā)展最快、產(chǎn)量最大的一類(lèi)，各種電源管理IC基本上和一些相關(guān)的應(yīng)用相聯(lián)系，根據(jù)不同應(yīng)用領(lǐng)域，還可以延伸出更多類(lèi)型的器件。

05電源管理IC應(yīng)用領(lǐng)域電源管理IC應(yīng)用在便攜式產(chǎn)品(手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、筆記本電腦、MP3播放器、移動(dòng)硬盤(pán)等)、數(shù)字消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品(高清晰度電視機(jī)、LCD電視機(jī)和面板、DVD播放機(jī))、計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、工業(yè)設(shè)備和汽車(chē)電子。其中消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品是電源管理芯片的最大應(yīng)用領(lǐng)域。

不管什么應(yīng)用或產(chǎn)品都必須采用相應(yīng)的電源管理技術(shù)才能充分發(fā)揮它們的功能。

電源管理是指對(duì)計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)備的電源進(jìn)行有效管理和控制，以達(dá)到更高的能源效率和更長(zhǎng)的電池壽命。它涉及到對(duì)設(shè)備的電源消耗進(jìn)行監(jiān)控、調(diào)整和優(yōu)化，以最大限度地減少能源的浪費(fèi)，并延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

電源管理的主要目標(biāo)是什么?

提高能源利用效率

通過(guò)對(duì)電子設(shè)備的電源進(jìn)行有效的管理和控制，可以減少能源的浪費(fèi)，提高能源的利用效率。

延長(zhǎng)電池壽命

對(duì)于移動(dòng)設(shè)備，如筆記本電腦、手機(jī)等，電源管理可以有效地延長(zhǎng)電池的使用壽命，減少更換電池的頻率。

降低能源消耗

通過(guò)對(duì)設(shè)備的電源進(jìn)行有效的管理和控制，可以降低設(shè)備的能源消耗，減少環(huán)境污染和能源浪費(fèi)。

增強(qiáng)設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性

對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行有效的電源管理，可以降低設(shè)備的溫度和電壓波動(dòng)，增強(qiáng)設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性，減少設(shè)備故障的概率。

電源管理系統(tǒng)的主要組成部分是什么?

電源管理芯片

電源管理芯片是負(fù)責(zé)控制、監(jiān)控和管理電子設(shè)備電源的關(guān)鍵組件，它能夠監(jiān)測(cè)電池的電量、溫度和電壓等參數(shù)，并根據(jù)設(shè)定的策略來(lái)對(duì)電源進(jìn)行管理和控制。

電源適配器

電源適配器是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電并提供給電子設(shè)備的裝置，它的功率大小對(duì)設(shè)備的電源管理至關(guān)重要。

電池

電池是移動(dòng)設(shè)備的重要組成部分，它的類(lèi)型、容量和質(zhì)量都會(huì)影響電源管理的效果。

操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)是電子設(shè)備的核心軟件，它可以通過(guò)控制設(shè)備的硬件資源來(lái)實(shí)現(xiàn)電源管理，如調(diào)節(jié) CPU 頻率、關(guān)閉不必要的設(shè)備等。

應(yīng)用程序

一些應(yīng)用程序也可以通過(guò)控制設(shè)備的硬件資源來(lái)實(shí)現(xiàn)電源管理，如調(diào)節(jié)屏幕亮度、關(guān)閉背景程序等。

電源管理工具

電源管理工具是一些專(zhuān)門(mén)為電源管理而設(shè)計(jì)的軟件，它們可以幫助用戶(hù)更好地管理和控制電子設(shè)備的電源，如設(shè)置電源模式、調(diào)節(jié)電池使用時(shí)間等。

電源管理對(duì)于設(shè)備的性能有什么影響?

降低設(shè)備性能

在電源管理模式下，操作系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)整 CPU 的頻率，以達(dá)到節(jié)能的目的，但這會(huì)降低設(shè)備的運(yùn)行速度和性能。

延長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)間

在電源管理模式下，設(shè)備的啟動(dòng)時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng)，因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)需要重新加載和配置硬件資源。

降低屏幕亮度

為了節(jié)省電量，電源管理會(huì)自動(dòng)降低屏幕的亮度，這會(huì)導(dǎo)致屏幕顯示效果變差，影響用戶(hù)的視覺(jué)體驗(yàn)。

減少設(shè)備響應(yīng)時(shí)間

為了節(jié)省電量，電源管理會(huì)自動(dòng)關(guān)閉一些不必要的設(shè)備，這會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的響應(yīng)時(shí)間變慢。

限制設(shè)備功能

為了節(jié)省電量，電源管理會(huì)自動(dòng)關(guān)閉一些不必要的功能，如聲音、攝像頭等，這會(huì)限制設(shè)備的功能和使用范圍。

電源管理如何影響設(shè)備的能效?

減少能源浪費(fèi)

通過(guò)電源管理，可以監(jiān)控、調(diào)整和優(yōu)化設(shè)備的電源消耗，避免能源的浪費(fèi)和過(guò)度消耗，從而提高能源利用效率。

延長(zhǎng)電池壽命

電源管理可以有效地延長(zhǎng)電池的使用壽命，減少更換電池的頻率，進(jìn)而減少電池的廢棄量，提高資源利用效率。

降低能源消耗

通過(guò)電源管理，可以降低設(shè)備的能源消耗，從而減少環(huán)境污染和能源浪費(fèi)，提高能源利用效率。

提高能效比

電源管理可以減少設(shè)備的能源消耗，提高設(shè)備的能效比，從而達(dá)到更好的節(jié)能效果。

電源管理如何影響設(shè)備的安全性?

數(shù)據(jù)丟失

在電源管理模式下，如果設(shè)備電量不足，可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，影響設(shè)備的安全性。

病毒感染

在電源管理模式下，如果關(guān)閉了防病毒軟件和防火墻等安全軟件，可能會(huì)使設(shè)備容易受到病毒和網(wǎng)絡(luò)攻擊的侵害，影響設(shè)備的安全性。

降低密碼安全性

在電源管理模式下，為了節(jié)省電量，設(shè)備可能會(huì)自動(dòng)進(jìn)入睡眠狀態(tài)，此時(shí)如果未設(shè)置密碼保護(hù)，可能會(huì)使設(shè)備容易被他人盜取或竊取重要信息，降低密碼的安全性。

硬件損壞

在電源管理模式下，為了節(jié)省電量，設(shè)備可能會(huì)自動(dòng)關(guān)閉硬件設(shè)備，但頻繁地開(kāi)關(guān)硬件設(shè)備也會(huì)對(duì)其造成損壞，影響設(shè)備的安全性。