嵌入式系統(tǒng)電源設計方案

由于存在很多可用的功率變換器拓撲結構，所以正確選擇電源變換器并非易事。一般來說，在需求高效率和大輸出電流的場合，必須避免使用線性穩(wěn)壓器。

在采用開關電源的場合，設計人員應確保采用適當的拓撲（降壓、升壓、降壓-升壓，電荷泵，SEPIC等），以保證即使在電池電壓下降到最低工作值的情況下，電源也能維持期望的輸出電壓，這有助于延長設備的工作時間。

對于降壓變換器而言，同步變換器通常具有比異步變換器更高的效率。不過，這種架構選擇在很大程度上取決于該變換器工作狀態(tài)下所需的輸出電流以及占空比。因此，采用同步變換器所帶來的少許效率提升并不足以彌補所增加的成本。

用于濾除開關電源輸出紋波的電感種類的不同通常會對變換器效率有不同影響。在各種電感選擇中，低直流阻抗及在工作頻率下具有低磁損耗的電感是首選。

熱設計應與電氣設計須夷不離。各個IC或無源器件的封裝必須要能處理其正常工作狀態(tài)下的發(fā)熱問題。許多芯片制造商建議采用帶過孔的熱焊盤，并在PCB上采用大焊盤來更好地散熱。緊湊型嵌入式產品通常沒有添加風扇的空間，但必須考慮到PCB上的通風通道以及足夠的散熱措施。

本文小結

電源設計往往被當作純粹的硬件設計。但是，為了得到高效的電源方案，設計人員需要為電源電路增加軟件智能。軟件控制的一些基本功能包括，檢測由電源路徑開關選擇的是哪種電源；在電池供電時，對不需要的電路減少供電電流。

更精妙的電源管理軟件還會包括其它參量，例如：系統(tǒng)運行的應用種類、最低外設要求、最慢時鐘頻率以及運行此應用所需的最低電壓，并據此相應地控制電源輸出、時鐘發(fā)生器和接口IC的狀態(tài)。

遵循上述經驗規(guī)則可以顯著提高便攜式設備的電源性能。例如，一款典型的30W多輸出電源方案的整體效率可高達85到90%。目前已多家集成電路制造商可提供一系列高集成度IC，具備上述各種功能。根據不同電源要求，一些應用可能需要單芯片方案，而另一些則可能采用分立模塊。畢竟，在競爭激烈的嵌入式產品市場，電池壽命和設備工作時間是影響買方選擇的關鍵因素。

圖：典型便攜嵌入式系統(tǒng)的電源管理方案。