高效电源系统设计策略

发布时间:2020-12-24    来源:百家乐官网 nbsp;   浏览:89914次

对于使用电池电源的便携式设备,不仅要超出报废能力的允许范围,还要不断提高便携式系统电源的性能。本文研究了便携式嵌入式系统的电源设计注意事项和设计中不应该遵守的准则。这些原则具有强大的功能,有助于需要电池电源的便携式嵌入式系统电源设计。根据本文所述的结构模块,读者可以自由选择适合特定设计的设备和设计战略。

电源管理单位对电源电路明确规定的功能和体系结构模块并不重要,这些操作将直接影响电池电源系统的工作时间。电力系统体系结构取决于嵌入式产品和应用领域。

右图是典型便携式嵌入式系统的电源配置图。下面分别定义了对图中每个组件的拒绝。

假设产品由电池组或外部电源供应。电源路径控制器的功能是在有多个电源的情况下管理到相应电源的转换。

一些设计可能还需要考虑新的USB和以太网供电(PoE)等电源供应方式。电池维护电路可保护电池免受过压、低压、短路、过电流和其他异常损坏。

专用电池电池电路在有其他电源的情况下,不能扩展电池。电力系统电路用逆水监控电池电力状态,获取用户和电源管理软件的电池状态信息。系统可能需要多个DS-DC电源转换器。

开关电源(SMPS)、LDO稳压器、电荷泵等。这些不同的转换器在产品设计中被用作所有可能的输出电源和所需的其他电压。数字模块或硬件按钮控制器打开和关闭系统也称为软启动。

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最近发行的一些电源转换器还可以使用数字模块微调各种转换器生成的输入电压。这种微调是功耗感知电源设计所必需的。在高效电源的标准嵌入式应用中,电源效率不限于现有系统输出功率与系统输出功率的比率。

嵌入式系统中高效电源方案不能满足以下标准:1 .使用电池电源时,设备可以长时间工作。缩短电池寿命(充电和放电次数);允许组件和电池本身的温度上升。4.为了最大限度地提高效率,获得构建软件智能。事实上,没有能够最大限度地提高电源程序效率的单一指导方针。

但是,设计师在开发电源系统时,会考虑电池寿命(充电放电次数)不同的电池的电池特性。对于锂离子电池,制造商通常建议遵循拟合充电电流(恒流模式)和中断/预充电电流值。设计充电器电路时要严格遵守这些规范。

电池管理对于消费者电子产品,电池维护与用户的个人安全密切相关,因此应被视为基本特性。要采取足够的措施来检测电池的超压、体压和温度。需要配合适当的部件,如温度变化阻力,以便即使出现异常条件,电流的大小也能自动接受。必须用在功率计上。

除了长时间的电源检测功能外,还保证了电池的安全性。大部分功率计安装在电池上,可用于检测电池温度、静电电流等。

对于电源路径控制器,一个被忽视的问题是,从一个电源切换到另一个电源时,无论时间有多短,都无法在两者之间配置电路。可能需要额外偏移连接的二极管或电源。

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在一定程度上,使用其中一个电源时,该电源的电压不能连接到另一个电源的输出端。由于可用的电源转换器多种体结构不多,所以正确自由地选择电源转换器并不容易。一般来说,在市场需求高效、输入电流大的情况下,应防止用于线性电压调节器。 使用开关电源时,设计人员不应使用必要的歧管(助推器、降压、降压、电荷泵、SEPIC等)来确保电源即使电池电压低于工作值,也能保持所需的输入电压。

这可以减少设备的运行时间。对于升压转换器,实时转换器通常比非实时转换器更有效率。但是,该体系结构可以在此转换器的工作状态下选择所需的输入电流和频率。因此,使用实时转换器可以提高一些效率,并足以支付减少的费用。

根据用作噪声开关电源输入纹波的电感种类,通常不会影响转换器效率。在多种电感自由选择中,直流电阻低,工作频率下磁损失低的电感是可选的。

热设计不能与电气设计分开。每个IC或被动部件的PCB必须能够在长工作状态下处理痉挛问题。

许多芯片制造商建议使用带孔的热垫,并对PCB使用大垫来改善风扇。紧凑的嵌入式产品通常不增加风扇空间,但要考虑PCB的通风地下通道和充足的风扇措施。在本文中,电源设计通常被认为是纯硬件设计。

但是,为了获得有效的电源方案,设计者必须减少电源电路的软件智能。软件控制的一些基本功能还包括检测由电源路径电源自由选择的电源。给电池供电时,增加给不必要的电路供电的电流。

更完善的电源管理软件不包括系统操作应用类型、外围设备拒绝以下、最快的时钟频率和操作所需的低电压等附加参数。适当控制电源输入、时钟生成器和模块IC的状态。根据上述经验规则,可大大提高便携式设备的电源性能。

例如,典型的30瓦多输入电源方案整体效率约为85%至90%。目前,许多集成电路制造商不提供这些功能,而是可以使用各种集成IC。根据电源拒绝的不同,可能需要单芯片方案,也可能使用并发模块。

但是在竞争激烈的嵌入式产品市场上,电池寿命和设备工作时间是影响买家自由选择的关键因素。图:典型便携式嵌入式系统的电源管理方案:百家乐官网。

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