現(xiàn)代電源技術(shù)的發(fā)展和低功耗集成電路的應(yīng)用

對于固定電源與可調(diào)電源，78系列和79系列是電子工程師常用的固定電壓穩(wěn)壓輸出集成電路，317和337是常用可調(diào)電壓輸出集成電路。而現(xiàn)在1085可以是3．3V輸出，也可以是1．7V輸出，只需改變集成電路外圍電阻。

開關(guān)電源以其體積小、效率高、環(huán)路PWM控制、輸出短路和過載保護(hù)等特性已占領(lǐng)了電源市場，線性電源已經(jīng)完成了使命，逐步退出歷史舞臺。
低功耗管理策略

隨著IT技術(shù)發(fā)展，電子信息行業(yè)從模擬時代過渡到數(shù)字時代，從分離晶體管時代過渡到集成電路時代，從純硬件電路過渡到軟硬件相結(jié)合、操作系統(tǒng)可裁減的嵌入式系統(tǒng)。數(shù)字技術(shù)高速發(fā)展，對電子系統(tǒng)低能耗要求越來越高，電子工程師想出各種解決方法和策略。

(1)OPU低功耗電源策略

現(xiàn)代CPU為降低系統(tǒng)功耗，無論在軟件上還是硬件上都支持電源低功耗管理模塊APM(AdvancedPowerManagement)、高級配置和電源接口ACPI(AdvancedConfigurationandPowerInteRFace)，對多個電源轉(zhuǎn)換模塊和外部元件通過數(shù)字內(nèi)核和內(nèi)部通信接口進(jìn)行控制，以提供更高的系統(tǒng)性能、可靠性以及更低的功耗；對APM和ACPI進(jìn)行創(chuàng)新和運(yùn)用，并引入CPU系統(tǒng)內(nèi)核和I／O中，特別是嵌入式系統(tǒng)和 FPGA系統(tǒng)。

例如，F(xiàn)PGA系統(tǒng)電源功耗一般取決于以下因素：內(nèi)部資源使用頻率、工作時鐘頻率、輸出變化頻率、布線密度、I／O電壓等。不同應(yīng)用電源實際功耗相差非常大，根據(jù)采用FPGA系列不同、內(nèi)核和I／O供電電壓不同，可能是3．3V、2．5V、1．8V和1．5V。

(2)靜態(tài)與動態(tài)電源低功耗策略

靜態(tài)電源策略是指系統(tǒng)在初始化過程中的電源低功耗管理技術(shù)，其功能和管理模式隨系統(tǒng)初始化確定。動態(tài)電源策略是指CPU運(yùn)行過程中的低功耗技術(shù)。調(diào)整程序運(yùn)行頻率，當(dāng)系統(tǒng)忙時提高CPU運(yùn)行速度，系統(tǒng)空閑時使CPU處于睡眠狀態(tài)；降低I／O口的平均電流和電壓，在電流和壓電不變時降低供電時間，從而降低系統(tǒng)功耗。

靜態(tài)電源管理策略在初始化過程中確定，在實際應(yīng)用中局限性很大；而動態(tài)電源管理技術(shù)是在程序運(yùn)行過程中動態(tài)控制整個系統(tǒng)能耗，并采用各種措施降低功耗，應(yīng)用更加廣泛。

低功耗集成電路的應(yīng)用

3．1 78和79系列電源穩(wěn)壓集成電路

78和79系列分別是正電壓和負(fù)電壓串聯(lián)穩(wěn)壓集成電路，體積小、集成度高、線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率高，在線性電源時代占領(lǐng)了很大市場。LM7805為固定 +5 V輸出穩(wěn)壓集成電路(采取特殊方法也可使輸出高于5 V)，最大輸出電流為1 A，標(biāo)準(zhǔn)封裝形式有TO-220、TO-263。78和79系列集成電路應(yīng)用相對固定，電路形式簡單，只是正負(fù)直流電壓輸出時應(yīng)注意變壓器最小輸出功率和最小輸出電壓，如圖1所示。

根據(jù)能量守恒原則，在理想狀態(tài)下電源輸入輸出功率相等。在實際中，考慮銅損和其他元器件的損耗，電源的輸出功率小于輸入功率。78系列和79系列穩(wěn)壓前后直流電壓差為2～3 V。由于為正負(fù)雙電源輸出，穩(wěn)壓前后直流電壓差應(yīng)為5～6 V。

3．2 LDO

LDO(LOW DropOut regulator，低壓差線性穩(wěn)壓技術(shù))：相對傳統(tǒng)線性穩(wěn)壓技術(shù)，LDO輸入和輸出之間電壓差更低。傳統(tǒng)78系列輸入輸出電壓差2～3 V才能正常工作，而低壓差使輸入輸出電壓差為1．7 V即可正常工作。例如，5 V輸入、3．3 V輸出，3．3 V輸入、1．7 V輸出。這使輸入輸出間差值范圍更小，集成電路功耗更低。典型應(yīng)用為LM1085和LM1117。