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电源变换器电池嵌入式系统常规电源设计

中心议题:便携嵌入式系统的电源管理方案解决方案:为电源电路规定具体的功能和架构模块采取充分的措施检测电池状态为电源电路增加软件智能。软件控制的一些基本功能包括


图:典型便携嵌入式系统的电源管理方案。

对于电池供电的便携设备而言,除了需要突破处理能力的限制外,便携式系统电源的性能也需要不断改进。本文探讨便携嵌入式系统电源设计的注意事项以及设计中应遵循的准则。这些原则对任何具有强大功能且必须以电池供电的便携嵌入式系统电源设计都是有帮助的。根据本文描述的构造模块,读者可以为特定设计选择合适的器件以及设计策略。

电源管理单元

为电源电路规定具体的功能和架构模块并非微不足道,这些工作直接影响到电池供电系统的工作时间。电源系统架构会因嵌入式产品和应用领域的不同而各异。

下面我们分别定义图中每个组成部分的要求。假设该产品由电池组或外接电源供电。电源路径控制器的功能是当有多个电源时,负责切换至合适的电源。在某些设计中可能需要考虑包括新兴的USB和以太网供电(PoE)等供电方式。

电池保护电路保护电池免受过压、欠压、过热、过流及其它异常状况的损坏;专门的电池充电电路应在一旦有其它供电来源的情况就对电池进行充电;电量计电路连续监测电池电量状况,并为用户和电源管理软件提供电池状态信息。

系统可能需要多个DC-DC功率变换器。例如开关电源(SMPS)、LDO稳压器、电荷泵等。这些不同的变换器用于产品设计内所有可能的输入电源和所需的不同电压。

数字接口或硬件按钮控制器负责开启和关闭系统——有时也称软启动。在一些最近推出的功率变换器中,数字接口也可被用来微调各种变换器产生的输出电压。在具有功耗意识的电源设计中,这种微调是必需的。

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