2024年5月2日发(作者：opporeno8啥时候上市)

手机中DC-DC电路的应用

电源管理芯片是在电子设备系统中担负起对电能的变换、分配、检测及其他

电能管理的职责的芯片，主要负责识别 CPU和各电路不同的供电幅度值，产生相

应的直流供电，推动后级电路进行功率输出。DC-DC是英语直流变直流的缩写。

所以DC-DC电路是某直流电源转变为不同电压值的电路。DC-DC是开关电源技术

的一个分支。这里说的DC-DC是指开关电源芯片和电路，目前在手机充电器和电

源管理器中大量采用。

开关电源，指利用电容、电感的储能的特性，通过可控开关（MOSFET等）进

行高频开关的动作，将输入的电能储存在电容（感）里，当开关断开时，电能再

释放给负载，提供能量。其输出的功率或电压的能力与占空比（由开关导通时间

与整个开关的周期的比值）有关。开关电源可以用于升压和降压。

小米有了 " 澎湃 G1" 电源管理芯片加持，小米 12S Ultra 能够实现更智

能的放电管理，合理利用手机电量，带来更持久的长续航表现。电池健康是指，

澎湃 G1 可以监测跌落、冲撞等导致的手机电芯内部材料的微幅变化 ( ISP ) ，

也可以根据温升模型动态分析电池在充电、重载等场景下的合理温度范围

( SOA ) ，并根据电芯健康程度，提供电池维护功能，延长电池寿命。精准预测

则是可以根据用户的使用状态和习惯，" 分钟级 " 地预测可用时长，准确度远

高于 Android 自带的预估功能。续航提升方面，澎湃 G1 可以精准适配硅氧负

极的放电曲线特性，动态调整放电状态（DTPT ) ，整体提升 3-5% 续航时长。

在硅氧负极电池、澎湃 P1 和澎湃 G1 的共同作用下，" 小米澎湃电池管理

系统 " 可以让 Xiaomi12S Ultra 拥有快速的有线澎湃秒充和无线秒充，小米澎

湃 P1 芯片为小米自研设计、南芯半导体代工（内部代号 SC8561）。这款芯片

具备超高压 4:1 充电架构，实现了 120W 单电芯充电，，支持 1:1、2:1 和

4:1 的转换模式，所有模式均可双向导通，可实现有线 120W、无线 50W、无线

反充等多种充电功能。小米自研的澎湃P1充电芯片和南芯SC8571拓扑结构完全

不同，是不同设计、不同功能、不同定位的两颗充电芯片。

由于手机中各种功能电路所使用的电压和电流各不相同，要求针对不同的芯

片采用不同的电源供电，从降压和稳压的角度来看，把3.7V和5V降压到1V0供

给CPU并不是难事，关键是损耗问题，也就是说主要通信电源的二次电源采用

DC-DC技术，DC-DC变换器将一个固定的直流电压变换为另一个直流电压的装置，

该技术采用开关电源来提高转换效率，从3.7V降压到1V0用普通方法效率不到

30%，采用开关频率一般控制在100kHz以上的DC-DC转换，效率达到85%以上，

对应手机的待机时间能提高一倍以上，对用电电流大的手机电路都要求采用开关

电源供电。随着大规模集成电路的发展，要求电源模块实现小型化，因此就要不

断提高开关频率，降低开关损耗，改善内部散热结构和散热模式，采用新型电路

拓扑结构，目前零电流开关和零电压开关技术已经是一种成熟的技术，为了达到

更高的功率密度，更高的效率，更小的体积，一些公司开始了VRM技术的研究，

可以把DC/DC模块的工作频率提高到MHz级，功率密度将有更大幅度的提高，模

块的体积将进一步的减小。如图1所示,是苹果公司手机电源管理芯片Buck（同

步整流开关降压器）部分方框简图， Buck电路主要由一个开关管Q101、Q102及

其数字控制电路，二极管D101，电感L101，输出电容C101组成的Buck变换电

路，因此可以看出其电路组成结构简单，器件较少，因而成本较低。当占空比为

D=25%；传递函数是系统输出拉氏变换与系统输入拉氏变换之比。

电流管理也是电源管理的重点任务，LDO（低压线性稳压器）外围元件少,控

制简单,电压纹波低,干扰小,适合于低电流,低压差場合 ，但功耗较大，电流较

大的电路则采用Buck（同步整流开关降压器）来调节电压，该机电源管理芯片有

12路LDO和3路 Buck1:（同步整流开关降压器），其中Buck1输出1-2安以上

的电流，可以通过I2C或SWI灵活控制输出电压，可编程输出电压区间

（0.75~1.5V），步长=25mv共用30档位控制输出电压，,默认输出电压1V2，可

通过I2C或SWI (Signal Wire Interface)进行访问，该项技术最早在主板上应

用，通过CPU自身带SWI针脚自动设定工作电压，这样同样一块计算机主板，可

以轻松更换不同工作电压的CPU，CPU芯片的引脚

会 完成SWI设定，设定自身的工作电压。Buck2:

同步整流开关降压器，可编程输出（1.0~2.3V），步长=50mv，有26个档次设置，

默认输出电压1.8V，可通过I2C进行访问PP1V8，BUCK2是PMU调整输出电压，

由CPU向电源管理芯片提供输电信号，再由电源管理芯片完成具体控制，与LDO

（低压线性稳压器）一样，不用理解为降压或升压，也就是说可以降压，也可以

升压，它与LDO输出不同，PMU直接输出电压的区别是性能更加稳定。

图2是苹果手机的升压开关电路图，该电路把3V7的电池电压升压到26V左

右，总之手机技术发展到今天，采用了很多功能电路，不同的电路供电电压还同，

为了节约能源，必须采用高效的电源管理，DC-DC正好满足了这样的需求。