嵌入式技术及应用
U0
ton T
U
i
Ui
升压型 反向型
开关电源改变输出电压的方法
脉冲频率控制法,即保持开关导通时间不变,改 变开关转换周期T来调节输出电压 Uo;
脉冲宽度控制法,即保持开关转换周期T不变,改 变开关导通持续时间来调节输出电压 Uo;
混合法,即同时改变开关转换周期 T 和开关导通 持续时间,以调节输出电压 Uo,便输出电压保持 稳定。
电路中的电感 L 其电感量必须足够大,如果在 Ton 期间其储能不足,那么在 Toff还未结束时就 已经耗尽能量,导致输出电压为零,这是绝对不
允许出现的。同时为了使输出电压的交流分量足 够小,电容 C 的取值要足够大。也就是说,只有 在电感 L 和电容 C 足够大时,输出电压和负载电 流才连续,L 和 C 越大输出波形越平滑。由于开 关管和滤波网络轮流提供输出能量,因而开关电 路的脉动直流分量较大。
技术成熟; 静态电流小; 纹波小; 输出噪声低;
近年来开发出各种低压差线性稳压器 VLDO 集成 稳压电源芯片克服了普通线性稳压电源的缺点, 其指标可达到输出100mA电流时,其压差在100mV 左右的水平,某些小电流的低压差线性稳压器其 压差仅几十毫伏。
DSP 和 ARM 处理器需要的核心电压和外围设备 工作电压不同,多在 1.2V 左右,因而在使用镍 氢、镍镉或者普通电池时,非低压差 LDO 由于其 内部调整管的结压降要求,不能满足工作条件。 采用低压差 LDO 则可以避免这个问题。
分析得到以下参数:
➢3.3V电源设计最大电流:600mA; ➢1.8V电源设计最大电流:300mA。
各部件简介 ——电源
2.设计末级电源电路
在了解功率消耗之后,需要选择合适的器件。
电源是嵌入式系统的重要组成部分,性能良好的 嵌入式系统电源是在系统设计过程中占有非常重 要的地位。随着嵌入式系统应用的日益广泛,嵌 入式系统对电源的要求已经不仅仅局限在如何满 足系统要求,而是如何在满足嵌入式系统要求的 基础上,尽可能延长电源寿命,最大限度的延长 工作时间,故嵌入式系统的低功耗开发就如同嵌 入式系统电源技术一样,成为嵌入式应用发展的 另外一个关键技术,也在近几年成为嵌入式系统 的设计中普遍关注的难点与热点。
(1)线性稳压电源;
(2)开关稳压电源;
(3)电荷泵电源;
电源稳定子系统 --线性稳压电源
三端集成稳压器
电源调整管工作在线性范围,且输出电 流要流过调整管的集电极和发射极,因 而输入电压至少要高于调整管的Uces, 也就是调整管的饱和结压降。当输出电 流较大时,带来的损耗较大 。
线性稳压电源优点
各部件简介 ——电源
时设钟计系统电源时要考调虑试的测试因接素口 : 1.输出的电压、电流、功率;
供电系统2.输入的嵌入电式压控制、器电流; 复位及其
(电源)Biblioteka 配置系统3.安全因素;
4.输出纹存波储器;系统
5.电池兼容和电磁干扰;
6.体积限制;
7.功耗限制;
8.成本限制。
嵌入式系统的电源系统之组成
V1.8 V1.8D、V1.8A
无
对于LPVC32.3D2表00示系数列字电微源控,制V3器.3A表,示它模有拟电4组源。电源输入。 理想情况下需要LP提C2供1044/组05/0独6无立模的拟和电数源字,之分它。们需要单点接 地或大面积接地。甚至还有为系统中其它的部件提供更 多种类的电源。但如果没有使用LPC2000内部的AD功能, 或对AD的要求不高,模拟电源和数字电源可以不分开 供电。这样LPC2200和LPC210x都只需要两组电源。
具有独立结构和功能的嵌入式系,其电 源系统通常包含以下4个子系统: (1)电源稳定子系统; (2)电源管理子系统; (3)充电管理子系统; (4)电源保护子系统。
电源稳定子系统的作用是保证在负载变化和电 源电压波动时,为系统提供稳定的供电电压和电流 输出,是嵌入式系统电源中最重要的一个子系统。 根据不同的工作原理,电源稳定子系统可以大致分 为3种类型:
各部件简介 ——电源
2.设计末级电源电路
LPC2000系列微控制1.8V消耗电流的极限值为70mA。 为了保证可靠性并为以后升级留下余量,则电源系统 1.8V能够提供的电流应当大于300mA。
整个系统在3.3V上消耗的电流与外部条件有很大的 关系,这里假设电流不超过200mA,这样,电源系统 3.3V能够提供600mA电流即可。
输出电压之间的误差进行放大。 (5)参考电压-提供误差比较基准。
MAX1684的典型电路
各部件简介 ——电源
1.分析需求 LPC2000系列微控制所需要的电源类型:
电压 型号
3.3V
1.8V
LPC210x LPC22xx LPC213x
V3.3 V3.3D、V3.3A V3.3D、V3.3A
开关稳压电源的优点和缺点
功耗小,效率高 ; 体积小,重量轻 ; 滤波效率高 ;
存在较为严重的开关干扰; 共用地线,底板可能带电;
DC/DC变换器
(1)本振-用于产生矩形波。 (2)PWM控制-用于调整矩形波的占空比。 (3)分压电路-用于对输出电压进行采样。 (4)误差放大器-用于对实际输出电压与理想
开关稳压电源原理
开关稳压电源电路的换能电路将输入的 直流电压转换成脉冲电压,再将脉冲电 压经过LC滤波网络转换成直流电压,
开关管导通和截止时的等效电路
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开关稳压电源
开关型稳压电源的发展依赖于半导体器件和磁 性材料的发展。随着电子工业的发展,高频率、 高耐压、大功率开关晶体管问世。70 年代以 来,无工频电源变压器的开关型稳压电源在世 界个工业化国家中已经普遍成为商品,电路可 直接从电网整流供电。
在便携式电子产品中,开关稳压电源则主要指 DC/DC 变换器。按照调整管与负载的连接方 式不同,开关稳压电源可以分为串联型和并联 型两种。按照稳压的控制方式可以分为脉冲宽 度调制型(PWM)、脉冲频率调制型(PFM) 和混合型。