嵌入式系統電源設計方案

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(lái)說(shuō)，在需求高效率和大輸出電流的場(chǎng)合，必須避免使用線(xiàn)性穩壓器。

在采用開(kāi)關(guān)電源的場(chǎng)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(cháng)設備的工作時(shí)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(guò)，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(lái)的少許效率提升并不足以彌補所增加的成本。

用于濾除開(kāi)關(guān)電源輸出紋波的電感種類(lèi)的不同通常會(huì )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(gè)IC或無(wú)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(wèn)題。許多芯片制造商建議采用帶過(guò)孔的熱焊盤(pán)，并在PCB上采用大焊盤(pán)來(lái)更好地散熱。緊湊型嵌入式產(chǎn)品通常沒(méi)有添加風(fēng)扇的空間，但必須考慮到PCB上的通風(fēng)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(kāi)關(guān)選擇的是哪種電源；在電池供電時(shí)，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(huì )包括其它參量，例如：系統運行的應用種類(lèi)、最低外設要求、最慢時(shí)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(shí)鐘發(fā)生器和接口IC的狀態(tài)。

遵循上述經(jīng)驗規則可以顯著(zhù)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(chǎn)品市場(chǎng)，電池壽命和設備工作時(shí)間是影響買(mǎi)方選擇的關(guān)鍵因素。

圖：典型便攜嵌入式系統的電源管理方案。