电源管理是什么

电源管理是指如何有效地将电源分配给系统的不同组件。对于依赖电池电源的移动设备来说，电源管理非常重要。通过降低组件空闲时的能耗，一个优秀的电源管理系统可以将电池寿命延长两到三倍。

电源管理是指如何有效地将电源分配给系统的不同组件。对于依赖电池电源的移动设备来说，电源管理非常重要。通过降低组件空闲时的能耗，一个优秀的电源管理系统可以将电池寿命延长两到三倍。功率管理技术，又称功率控制技术，属于电力电子技术范畴，是集功率转换、现代电子、网络建设、自动控制等学科于一体的边缘交叉技术。如今，它已经广泛应用于工业、能源、交通、信息、航空空、国防、教育、文化等诸多领域。

趋势

全球日益增长的节能需求、数字技术的不断进步、日益增加的分裂式电源结构和电子设备必须符合强制性能效规范的要求，以及便携式设备小型化和多功能化的发展趋势，是电源管理技术发展的驱动力。

设计

电源设计技术

Q1:如何评估一个系统的电力需求

答:对于一个实际的电子系统，要仔细分析它的功率需求。不仅要考虑输入电压、输出电压和电流，还要考虑总功耗、电源实现的效率、电源对负载变化的瞬态响应能力、关键器件对功率波动的容差范围和相应的允许功率纹波，以及散热问题等。功耗和效率密切相关，效率高。相同负载功耗下，总功耗较小，非常有利于降低整个系统的功率预算(与LDO和开关电源相比，开关电源的效率更高)。值得注意的是，评估效率不仅是指满负荷时电源电路的效率，还包括轻负荷时的效率水平。

至于负载瞬态响应能力，对于一些高性能的CPU应用会有严格的要求，因为当CPU突然开始运行繁重的任务时，启动电流非常大。如果电源电路响应速度不够，瞬时电压下降太多，导致CPU运行错误。

一般来说，所需的实际电源值大多是标称值的5%，因此允许的电源纹波可以根据它来计算，当然，应该留出余量。

散热对于大电流电源和LDO非常重要，可以通过计算来评估是否合适。

Q2:如何选择合适的电源实现电路

答:根据分析系统需求得到的具体技术指标，可以选择合适的电源实现电路。一般弱电部分包括LDO(线性功率变换器)、开关电源电容降压变换器和开关电源电感电容变换器。相比之下，LDO设计最容易实现，输出纹波小，但其缺点可能是效率低、发热量高、电流小于开关电源等。然而，开关电源电路具有设计灵活、效率高的优点，但也存在纹波大、实现复杂、调试繁琐等缺点。

Q3:如何为开关电源电路选择合适的元件和参数

答:很多没用过开关电源设计的工程师都会有一定程度的害怕，比如担心开关电源的干扰，担心PCB布局，担心元器件的参数和类型的选择。其实只要我们理解，用一个开关电源设计是很方便的。

开关电源一般包括两部分:开关电源控制器和输出。一些控制器将MOSFET集成到芯片中，使其更易于使用，简化了PCB设计，但降低了设计的灵活性。

开关控制器基本上是一个闭环反馈控制系统，通常有一个反馈输出电压的采样电路和一个反馈环路的控制电路。所以这部分的设计是为了保证采样电路的准确，控制反馈深度，因为如果反馈回路的响应太慢，会对瞬态响应能力产生很大的影响。

输出部分的设计包括输出电容、输出电感和MOSFET等。这些元器件的选择基本上需要满足性能和成本的平衡:高开关频率可以使用小电感值(意味着封装小，成本便宜)，但开关频率越高，会增加干扰和MOSFET开关损耗，降低效率；低开关频率导致相反的结果。

输出电容的ESR和MOSFET的Rds_on参数的选择也很关键:选择小的ESR可以降低输出纹波，但是电容的成本会增加(好的电容会贵)。开关电源控制器的驱动能力也需要注意:太多的MOSFET驱动不好。

一般来说，开关电源控制器的供应商会提供具体的计算公式和应用方案，供工程师学习。

Q4:如何调试开关电源电路

回答:有一些经验可以和大家分享:

1.电源电路的输入输出通过一个低阻大功率电阻接在板上，可以先调试电源电路，不需要焊接电阻，避免了后电路的影响。

2.一般来说，开关控制器是一个闭环系统。如果输出恶化超过闭环可控范围，开关电源就会工作异常。在这种情况下，有必要仔细检查反馈和采样电路。特别是如果使用ESR值大的输出电容，会产生大量的电源纹波，也会影响开关电源的工作。

数字电源管理的应用

许多厨房和车库电器、电动工具和其他小型家用电器中使用的传统通用电机通常不能精确控制速度。这些电机基本都是只开不关的，对于某些应用来说真的足够了。然而，在其他场合，通过数字电源管理系统进行精确变速控制的电机具有许多巨大优势，包括:

-更低的功耗

-更高的安全性

-更长的工具寿命

-更容易使用

-更先进的操作控制。

-当设备开启时，将导致电路断开的电涌风险降至最低

成本曾经是各种消费类电器实现智能电机控制的主要障碍。本文将介绍由ZiLOG公司设计开发的一种新型高效低成本的变速通用电机控制方案，以及该方案如何利用新型片上集成数字模块和先进的模拟硬件模块，以最少的外部元件和固件实现速度控制和故障停机功能。