小尺寸電源解決方案

　　摘要：電源設(shè)計(jì)在便攜及消費(fèi)應(yīng)用中變得越來越重要，嵌入式系統(tǒng)的普及離不開高效可靠電源解決方案，本文以實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，介紹了利用多通道穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)的小巧可靠電源解決方案。

　　電源管理在臺式計(jì)算機(jī)和電池供電嵌入式系統(tǒng)中極為常見，但在采用可靠主電源的嵌入式系統(tǒng)中，它通常又被忽略。然而，最終用戶和系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員已逐步意識到不受控制電源帶來的成本和其它方面的弊端。

　　幸運(yùn)的是，電源管理可以相對簡單地集成到主電源供電的嵌入式系統(tǒng)中，而且從系統(tǒng)開發(fā)的角度而言，高效設(shè)計(jì)還可以減少散熱問題，從而帶來其他方面的益處。

　　首先，我們要了解處理器和電路板架構(gòu)的要求。基于微處理器和FPGA的現(xiàn)代系統(tǒng)需要越來越多的電壓軌，為系統(tǒng)中使用的內(nèi)核、接口、存儲器和精密模擬器件供電。

　　通常，當(dāng)前基于微處理器的系統(tǒng)使用分立開關(guān)穩(wěn)壓器和低壓差穩(wěn)壓器(LDO)來提供電源;但是，隨著電路板面積縮小，這也使得設(shè)計(jì)任務(wù)變得復(fù)雜。將多個開關(guān)穩(wěn)壓器和LDO集成于單個封裝中，可以實(shí)現(xiàn)小巧、靈活、高效的電源管理解決方案。

　　將多個器件集成到一個封裝中可以帶來四大關(guān)鍵優(yōu)勢：尺寸減小、更出色的易用性、更高的可靠性、更低的噪聲。

　　物理尺寸至關(guān)重要

　　解決方案的尺寸對于空間非常寶貴的便攜式設(shè)計(jì)和嵌入式應(yīng)用至關(guān)重要，另外它對主電源供電的解決方案也同等重要。精簡電源可以減少所需元件的尺寸和數(shù)量，從而降低制造成本。此外還可以減少對環(huán)境的影響，并降低運(yùn)輸成本。

　　借助將多個開關(guān)降壓穩(wěn)壓器、LDO、電源監(jiān)控器和看門狗功能集成到單芯片解決方案的最新創(chuàng)新技術(shù)，設(shè)計(jì)人員可以大幅縮小多軌電源解決方案的PCB面積。ADI公司的ADP5034就是一個很好的例子：它是一款集成兩個300mA LDO的雙通道1.2A降壓穩(wěn)壓器，采用24引腳LFCSP封裝(見圖1)。　　

　　集成度越高，就允許使用數(shù)量更少、體積更小的外部元件。集成開關(guān)穩(wěn)壓器在3MHz頻率下工作，允許使用非常小的片式電感，當(dāng)兩個開關(guān)穩(wěn)壓器均使能并運(yùn)行在PWM模式下時，它們配置為反相運(yùn)行方式。這樣可以減小所需輸入電容的尺寸和成本。

　　將基于單芯片多路輸出穩(wěn)壓器的電源解決方案布局與圖2中的分立方法比較，結(jié)果表明，分立解決方案需要在97 mm2的電路板空間上放置22個元件，而集成解決方案只需在72 mm2面積內(nèi)放置19個元件。

　　集成解決方案

　　隨著設(shè)計(jì)周期的不斷壓縮，器件制造商要求電源解決方案不僅易于設(shè)計(jì)，而且還能在今后使用中可以易于修改。這使設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)無需具備相關(guān)復(fù)雜深奧的電源知識和豐富經(jīng)驗(yàn)，即可完成設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠加快開發(fā)過程，滿足更加緊湊的產(chǎn)品發(fā)布日程。

　　具有專用使能引腳的集成穩(wěn)壓器讓電源設(shè)計(jì)人員能夠使能或禁用硬件中的每個穩(wěn)壓器，而不需要軟件參與，同時能夠輕松控制供電軌的時序。能夠使用外部電阻分壓器來設(shè)置各個穩(wěn)壓器輸出是另一項(xiàng)創(chuàng)新，讓設(shè)計(jì)人員能夠在原型開發(fā)期間更改輸出電壓。因此，可以更加輕松地實(shí)施需要不同輸出電壓組合的新設(shè)計(jì)。