小尺寸電源解決方案

　　摘要：電源設計在便攜及消費應用中變得越來越重要，嵌入式系統的普及離不開高效可靠電源解決方案，本文以實際應用設計為基礎，介紹了利用多通道穩壓器設計的小巧可靠電源解決方案。

　　電源管理在臺式計算機和電池供電嵌入式系統中極為常見，但在采用可靠主電源的嵌入式系統中，它通常又被忽略。然而，最終用戶和系統設計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中，而且從系統開發的角度而言，高效設計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的要求。基于微處理器和FPGA的現代系統需要越來越多的電壓軌，為系統中使用的內核、接口、存儲器和精密模擬器件供電。

　　通常，當前基于微處理器的系統使用分立開關穩壓器和低壓差穩壓器(LDO)來提供電源;但是，隨著電路板面積縮小，這也使得設計任務變得復雜。將多個開關穩壓器和LDO集成于單個封裝中，可以實現小巧、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鍵優勢：尺寸減小、更出色的易用性、更高的可靠性、更低的噪聲。

　　物理尺寸至關重要

　　解決方案的尺寸對于空間非常寶貴的便攜式設計和嵌入式應用至關重要，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量，從而降低制造成本。此外還可以減少對環境的影響，并降低運輸成本。

　　借助將多個開關降壓穩壓器、LDO、電源監控器和看門狗功能集成到單芯片解決方案的最新創新技術，設計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降壓穩壓器，采用24引腳LFCSP封裝(見圖1)?！　?/p>

　　集成度越高，就允許使用數量更少、體積更小的外部元件。集成開關穩壓器在3MHz頻率下工作，允許使用非常小的片式電感，當兩個開關穩壓器均使能并運行在PWM模式下時，它們配置為反相運行方式。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壓器的電源解決方案布局與圖2中的分立方法比較，結果表明，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面積內放置19個元件。

　　集成解決方案

　　隨著設計周期的不斷壓縮，器件制造商要求電源解決方案不僅易于設計，而且還能在今后使用中可以易于修改。這使設計團隊無需具備相關復雜深奧的電源知識和豐富經驗，即可完成設計。設計團隊能夠加快開發過程，滿足更加緊湊的產品發布日程。

　　具有專用使能引腳的集成穩壓器讓電源設計人員能夠使能或禁用硬件中的每個穩壓器，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置各個穩壓器輸出是另一項創新，讓設計人員能夠在原型開發期間更改輸出電壓。因此，可以更加輕松地實施需要不同輸出電壓組合的新設計。