小尺寸电源解决方案

　　摘要：电源设计在便携及消费应用中变得越来越重要，嵌入式系统的普及离不开高效可靠电源解决方案，本文以实际应用设计为基础，介绍了利用多通道稳压器设计的小巧可靠电源解决方案。

　　电源管理在台式计算机和电池供电嵌入式系统中极为常见，但在采用可靠主电源的嵌入式系统中，它通常又被忽略。然而，最终用户和系统设计人员已逐步意识到不受控制电源带来的成本和其它方面的弊端。

　　幸运的是，电源管理可以相对简单地集成到主电源供电的嵌入式系统中，而且从系统开发的角度而言，高效设计还可以减少散热问题，从而带来其他方面的益处。

　　首先，我们要了解处理器和电路板架构的要求。基于微处理器和FPGA的现代系统需要越来越多的电压轨，为系统中使用的内核、接口、存储器和精密模拟器件供电。

　　通常，当前基于微处理器的系统使用分立开关稳压器和低压差稳压器(LDO)来提供电源;但是，随着电路板面积缩小，这也使得设计任务变得复杂。将多个开关稳压器和LDO集成于单个封装中，可以实现小巧、灵活、高效的电源管理解决方案。

　　将多个器件集成到一个封装中可以带来四大关键优势：尺寸减小、更出色的易用性、更高的可靠性、更低的噪声。

　　物理尺寸至关重要

　　解决方案的尺寸对于空间非常宝贵的便携式设计和嵌入式应用至关重要，另外它对主电源供电的解决方案也同等重要。精简电源可以减少所需元件的尺寸和数量，从而降低制造成本。此外还可以减少对环境的影响，并降低运输成本。

　　借助将多个开关降压稳压器、LDO、电源监控器和看门狗功能集成到单芯片解决方案的最新创新技术，设计人员可以大幅缩小多轨电源解决方案的PCB面积。ADI公司的ADP5034就是一个很好的例子：它是一款集成两个300mA LDO的双通道1.2A降压稳压器，采用24引脚LFCSP封装(见图1)。　　

　　集成度越高，就允许使用数量更少、体积更小的外部元件。集成开关稳压器在3MHz频率下工作，允许使用非常小的片式电感，当两个开关稳压器均使能并运行在PWM模式下时，它们配置为反相运行方式。这样可以减小所需输入电容的尺寸和成本。

　　将基于单芯片多路输出稳压器的电源解决方案布局与图2中的分立方法比较，结果表明，分立解决方案需要在97 mm2的电路板空间上放置22个元件，而集成解决方案只需在72 mm2面积内放置19个元件。

　　集成解决方案

　　随着设计周期的不断压缩，器件制造商要求电源解决方案不仅易于设计，而且还能在今后使用中可以易于修改。这使设计团队无需具备相关复杂深奥的电源知识和丰富经验，即可完成设计。设计团队能够加快开发过程，满足更加紧凑的产品发布日程。

　　具有专用使能引脚的集成稳压器让电源设计人员能够使能或禁用硬件中的每个稳压器，而不需要软件参与，同时能够轻松控制供电轨的时序。能够使用外部电阻分压器来设置各个稳压器输出是另一项创新，让设计人员能够在原型开发期间更改输出电压。因此，可以更加轻松地实施需要不同输出电压组合的新设计。