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編者按：設(shè)計(jì)可穿戴物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 產(chǎn)品時(shí)經(jīng)常面臨兩難的選擇，這也突顯了可靠、穩(wěn)定的電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必要。這種設(shè)計(jì)的具體考慮因素涵蓋以下可穿戴產(chǎn)品特性：產(chǎn)品的緊湊外形尺寸、對無線通信的依賴性、對高效電池供電管理的需求以及合規(guī)性挑戰(zhàn)。本文將針對基于降壓-升壓開關(guān)穩(wěn)壓器的電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)如何解決并滿足這些設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)來展開討論。為此，我們還探討了一些市售元器件的操作規(guī)范。同時(shí) LTE 蜂窩收發(fā)器模塊的電源要求、降壓-升壓開關(guān)穩(wěn)壓器的性能指標(biāo)以及鉭電容器的降額、ESR 和電容均有涉及。最后，本文還提供了一個(gè)電源系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和一個(gè)用例，用以證明降壓-升壓穩(wěn)壓器的實(shí)證性能能夠滿足可穿戴物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的需要。 引言 蜂窩收發(fā)器的性能取決于電源軌的可靠性和穩(wěn)定性。因此，必須做出的設(shè)計(jì)選擇，以確保充足的功率裕量、適當(dāng)?shù)慕拥仄矫娉叽绾妥銐虻偷募y波。當(dāng)設(shè)計(jì)被壓縮到可穿戴產(chǎn)品中時(shí)，這些選擇會(huì)變得更加復(fù)雜，因?yàn)榭纱┐鳟a(chǎn)品不僅需要電池供電，還要符合監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)。 本文討論了可穿戴物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備會(huì)遇到的一些電源設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，并提出了一種使用市售元器件解決這些挑戰(zhàn)的設(shè)計(jì)拓?fù)洹Ｈ亩紩?huì)討論關(guān)鍵的設(shè)計(jì)取舍，并提供一些建議的緩解方法。本文的最終目標(biāo)是提出一種穩(wěn)健的電源設(shè)計(jì)拓?fù)洌瑸樵O(shè)計(jì)人員提供一個(gè)能在可穿戴物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的各種限制條件下工作的高效解決方案。 定義挑戰(zhàn)：可靠性和穩(wěn)定性 在本文中，可靠性定義為，電源系統(tǒng)提供處于無線電收發(fā)器（在本例中為蜂窩收發(fā)器）工作范圍內(nèi)的電壓軌的能力。同時(shí)這個(gè)能力還必須確保拉電流滿足物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品中預(yù)期的典型和峰值電流消耗。 穩(wěn)定性定義為電壓軌上存在的紋波處于設(shè)備規(guī)格范圍內(nèi)的能力。這種紋波可能由穩(wěn)壓器的開關(guān)特性引起，也可能由于對電流需求突然躍升而作出瞬態(tài)響應(yīng)所引起。無論原因如何，穩(wěn)壓器的響應(yīng)能力都是確定其穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。 蜂窩收發(fā)器的電源 毋庸置疑，蜂窩收發(fā)器模塊使大小型設(shè)備的無線連接達(dá)到了前所未有的應(yīng)用水平。這些設(shè)備的集成度越來越高，甚至集成了板載電源穩(wěn)壓器、溫度補(bǔ)償振蕩器和先進(jìn)的協(xié)處理器。但是，所有這些器件仍然依賴于關(guān)鍵的電源參數(shù)，即可靠性和穩(wěn)定性。 以下產(chǎn)品樣本是為了強(qiáng)調(diào)后一點(diǎn)。盡管這些產(chǎn)品都可以在市面上買到，并且都適合作為可穿戴物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的基礎(chǔ)器件，但仍須考慮電源因素。也就是說，如果沒有正確的供電，這些器件都無法發(fā)揮最佳性能和能力。 u-blox 表 1 列出了 MPCI-L201-02S-00 蜂窩模塊的電源參數(shù)。 
表 1：u-blox 電源參數(shù)。 從該表格來看，u-blox 對該模塊的供電有一些相當(dāng)嚴(yán)格的要求。 連接到 VCC 或 3.3 Vaux 引腳的開關(guān)穩(wěn)壓器的特性應(yīng)滿足以下前提條件才能符合此模塊 VCC 或 3.3 Vaux 要求： · 電源能力：開關(guān)穩(wěn)壓器及其輸出電路必須能夠向 VCC 或 3.3 Vaux 引腳提供指定工作范圍內(nèi)的電壓值，并且必須能夠在使用最大傳輸功率（TOBY-L2 或 MPCI-L2 系列規(guī)格書中規(guī)定）進(jìn)行突發(fā)傳輸 (Tx) 期間提供最大峰值/脈沖電流消耗。 · 低輸出紋波：開關(guān)穩(wěn)壓器及其輸出電路必須能夠提供“干凈”（低噪聲）的 VCC 或 3.3 Vaux 電壓曲線。 · 壓降不能超過 400 mV。 在這些要求中，強(qiáng)調(diào)了兩個(gè)關(guān)鍵方面：可靠性和穩(wěn)定性。不僅電源軌必須在適當(dāng)?shù)碾妷悍秶鷥?nèi)，紋波也必須最小化。有趣的是，“紋波”在該要求規(guī)格中被分為兩種不同的類型：開關(guān)紋波和壓降。第一種可以認(rèn)為是高頻紋波，與穩(wěn)壓器的開關(guān)有關(guān)。第二種是低頻紋波，產(chǎn)生原因可能是電源無法快速響應(yīng)高電流負(fù)載。這可能與穩(wěn)壓器的性能有關(guān)；但也可能來自電源路徑內(nèi)的過大電阻或電感。 蜂窩開發(fā)套件設(shè)計(jì)中使用的穩(wěn)壓器很可能就已足夠，但是壁式電源供電的開發(fā)套件設(shè)計(jì)不適合電池供電的可穿戴應(yīng)用。此外，作為可穿戴產(chǎn)品的必備條件，設(shè)計(jì)的物理空間縮小也會(huì)影響電源路徑內(nèi)的寄生電阻和電感。單靠適當(dāng)?shù)剡x擇穩(wěn)壓器可能無法解決這種復(fù)雜情況，因此需要額外的緩解措施，特別是當(dāng)這些寄生特征威脅到產(chǎn)品的合規(guī)性時(shí)。 Digi 表 2 列出了 XBC-V1-UT-001 蜂窩模塊的電源參數(shù)。
表 2：Digi 電源參數(shù)。 從該表格來看，Digi 對該模塊的供電有一些相當(dāng)嚴(yán)格的要求，具體分析如下： · 電源紋波應(yīng)小于 75 mV 峰峰值。 · 電源應(yīng)能夠在 3.3 V 下提供至少 1.5 A 的電流 (5 W)。請記住，在較低的電壓下工作需要電源能夠提供更高的電流，才能達(dá)到 5W 的功率要求。 · 在 XBee VCC 引腳上放置足夠的大容量電容，以在涌流期間將電壓維持在最低規(guī)格以上。在蜂窩通信初始加電和從睡眠模式喚醒期間，涌流約為 2 A。 · 緊靠 XBee 蜂窩調(diào)制解調(diào)器 VCC 引腳放置較小的高頻陶瓷電容器，以減少高頻噪聲。 · 使用寬電源走線或電源平面，以確保能夠以最小的壓降滿足峰值電流要求。Colorado Electronic Product Design 建議電源和走線設(shè)計(jì)應(yīng)使 XBee VCC 引腳上的電壓在輕負(fù)載（約 0.5 W）與重負(fù)載（約 3 W）之間的變化不超過 0.1 V。 類似地，對于其他蜂窩模塊，電源軌的穩(wěn)定性和可靠性也是關(guān)鍵考慮因素。但是，這些指示更為具體，它們指出了最大紋波電壓、預(yù)期的涌流，并提供了一些電路板布局的幫助提示。 降壓-升壓電源拓?fù)?– 為電池供電物聯(lián)網(wǎng)可穿戴設(shè)備提供穩(wěn)定可靠的解決方案 挑戰(zhàn)就在眼前。設(shè)計(jì)滿足以下要求的電源系統(tǒng)： · 提供選定模塊工作范圍內(nèi)的電源軌。 · 提供足夠的電流以滿足模塊的平均和峰值電流需求。 · 滿足上述所有要求，但要確保不超過紋波電壓最大值，同時(shí)不允許電源軌中有太大的壓降。 · 做到所有這些的同時(shí)，還要限制在適合可穿戴應(yīng)用的物理空間內(nèi)，并設(shè)法符合與該產(chǎn)品用例相關(guān)的監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)。 如上所述，蜂窩模塊對其電源系統(tǒng)有嚴(yán)格的要求。所有這些都可以在有限的物理空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)；但是，必須采用更高層次的考慮，才能使產(chǎn)品獲得成功。圖 1 拓?fù)潴w現(xiàn)了推薦的方法。
圖 1：高級降壓-升壓開關(guān)穩(wěn)壓器示意圖。（圖片來源：Colorado Electronic Product Design） 這種拓?fù)涞男阅軆?yōu)于一些常見的設(shè)計(jì)替代方案，這些方案也將在下文討論。下面逐一介紹此推薦拓?fù)涞拿總�(gè)方面及其各自帶來的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，以及如何應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。 電池和電池組內(nèi)阻 電池組的內(nèi)阻將高于電池本身的電阻。這是由于可穿戴應(yīng)用電池組采用的保護(hù)電路、互連線路、保險(xiǎn)絲和其他項(xiàng)目導(dǎo)致。表 3 列出了手機(jī)中使用的普通小型鋰聚合物電池組的拆解零件，該模型同樣適用可穿戴物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。
表 3：電池組內(nèi)阻（逐項(xiàng)列出）。（圖片來源：Battery University Group） 1) 將蜂窩模塊直接連接到電池 在典型的電流消耗下，該電阻不會(huì)產(chǎn)生明顯的壓降；但是，在峰值負(fù)載下，電池電壓可能會(huì)下降 0.13 V – 0.33 V（電壓值取決于所示蜂窩模塊消耗的最小和最大電流）。盡管此壓降可能不會(huì)使電源軌跌落到模塊的最小工作值以下，但會(huì)產(chǎn)生超出這些蜂窩模塊規(guī)格的壓降和紋波。性能將受到影響，因此，不建議直接從電池為模塊供電。 2) 使用更大容量的電容 克服此壓降的另一種嘗試是增加更多的局部電容。但是，這個(gè)電容必須在整個(gè)電流消耗期間提供足夠的電流，并在產(chǎn)品的整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)做到這一點(diǎn)。這本身對于無源元器件而言是難以實(shí)現(xiàn)的苛刻要求。 當(dāng)考慮需要大電容量時(shí)，該方法會(huì)變得更加復(fù)雜。基于電容器的電流公式，
此公式可用于計(jì)算給定電壓、電流和時(shí)間長度下所需的電容， 等式 2 使用 u-blox 器件作為參考，可以看到大電流脈沖可以保持有效狀態(tài) 0.6 ms (4.615 ms / 8)。
圖 2：u-blox 電流消耗曲線。（圖片來源：u-blox） 那么，為了克服 0.26 V 的壓降，在 0.6 ms 的時(shí)間內(nèi)提供 2 A 電流需要多大的電容？使用上面的公式，計(jì)算得出的值為 4.62 mF (4.62 X 10-3 法拉)。最大的陶瓷電容器最好，因?yàn)樗鼈兺ǔ＞哂休^低的等效串聯(lián)電阻 (ESR)，約為 680 μF，并且通常不是表面貼裝元器件。必須并聯(lián)放置幾個(gè)這樣的電容器，并且必須考慮壓降額、溫度變化和公差。還可選擇大容量鉭電容器，但是對于這些鉭電容器，ESR 限制了可以提供的電流量。同樣，必須并聯(lián)放置幾個(gè)這樣的電容器，以解決這些元器件的不良寄生特性。 事實(shí)上，不得不使用的多個(gè)電容器會(huì)消耗可穿戴產(chǎn)品中本已受限的寶貴電路板空間，并會(huì)大幅增加物料清單成本。此外，每次更換電池或電源路徑中的任何其他部件時(shí)，都必須重新設(shè)計(jì)電容。這些限制使得電容解決方案在解決這種設(shè)計(jì)考慮時(shí)會(huì)產(chǎn)生諸多問題。 降壓-升壓開關(guān)穩(wěn)壓器 降壓-升壓穩(wěn)壓器是這種電源設(shè)計(jì)拓?fù)涞暮诵摹１竟?jié)將介紹兩種市售的降壓-升壓穩(wěn)壓器。對于可穿戴物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而言，兩者都是合適的選擇。但是，在深入探討這些細(xì)節(jié)之前，以下幾點(diǎn)將有助于解釋使用此類穩(wěn)壓器的必要性。 1) 單靠降壓穩(wěn)壓器不夠 在這一點(diǎn)上，我們之前討論過將蜂窩模塊直接連接到電池并不是一種好的設(shè)計(jì)選擇。但是，本節(jié)進(jìn)一步表明，雖然使用降壓穩(wěn)壓器會(huì)比直接連接電池有所改進(jìn)，但它仍然不是一種適用于大多數(shù)可穿戴物聯(lián)網(wǎng)用例的設(shè)計(jì)選擇。升壓是必需的，下面解釋了原因。
圖 3：鋰電池（標(biāo)稱 3.7 V）在 0.2 C、0.5 C 和 1 C 的放電電流下的放電曲線。（圖片來源：Innovative Battery Technology） 當(dāng)電池剩余 20% 的電量時(shí)，電池的電壓可能在 2.8 V 至 3.7 V 的范圍內(nèi)。此時(shí)，當(dāng)電壓低于 3.0V 時(shí)，欠壓保護(hù)電路可能會(huì)斷開電池連接。基于此點(diǎn)，假定對于剩余 20% 容量的電池，“有效”電壓范圍為 3.7 V – 3.0 V。將這一信息與降壓穩(wěn)壓器要求輸入電壓大于或等于輸出電壓這一事實(shí)相結(jié)合，設(shè)計(jì)上的難題開始凸顯。 如果 VOUT 設(shè)置為 3.3 V，并且使用降壓穩(wěn)壓器，則最低可用電池電壓將是蜂窩模塊拉動(dòng)其峰值電流時(shí)電池所能維持的值，只要該值是 3.3 V 或更大。 在數(shù)學(xué)上，效率的計(jì)算方法為：
重新整理該公式：
假設(shè)降壓穩(wěn)壓器的效率為 90%，那么如果設(shè)計(jì)采用了 u-blox 模塊，則降壓穩(wěn)壓器必須提供 3.3 V * 2.5 A = 8.25 W。這意味著輸入功率必須為 8.25 W/0.9 = 9.2 W。 應(yīng)用公式
可以看出，電池在其電池標(biāo)稱值 3.7 V 下，必須提供 2.49 A 電流。但是，這是提供給穩(wěn)壓器的電流，它必須首先通過電池組的串聯(lián)電阻。因此，實(shí)際電池電壓必須是穩(wěn)壓器輸入端的電壓與電池組串聯(lián)電阻兩端的壓降之和：3.7 V + (2.49 A * 0.13 歐姆) = 4.02 V。因此，在電池組的串聯(lián)電阻上得出 0.32 V 的壓降。 這意味著該電池的最低可用值應(yīng)為 3.3 V + VSeries_Resistance = ~3.62 V。如果電池組的電壓低于此值，則降壓穩(wěn)壓器的輸入電壓將不再大于或等于輸出電壓，因此，穩(wěn)壓將失敗。這種穩(wěn)壓失敗將導(dǎo)致蜂窩模塊的電源軌下垂，并且還將違反紋波電壓和下垂要求。性能會(huì)受到影響。 2) 其他考慮 簡而言之，降壓-升壓穩(wěn)壓器的升壓部分可讓系統(tǒng)使用電池組最后剩余的 20% 容量。借助降壓-升壓功能，只要電池能維持對穩(wěn)壓器的供電，模塊的電源軌就會(huì)得到支持，而不會(huì)在電池仍剩余電量的情況下過早停止工作。 值得注意的是，使用降壓-升壓穩(wěn)壓器時(shí)，最后 20% 的電池電量將比之前的 80% 消耗得更快。這是由于一旦輸入電壓低于輸出電壓設(shè)定點(diǎn)，所需的輸入電流就會(huì)增加。但是，在選擇電池組的最大放電電流時(shí)，應(yīng)考慮到這種電流增加情況。 3) 產(chǎn)品示例 – Renesas ISL91110 下圖展示了該零件的功能。該零件具有從輕負(fù)載運(yùn)行到重負(fù)載運(yùn)行的自動(dòng)切換功能。這可有效提高輸出電流全工作范圍內(nèi)的效率。
圖 4：Renesas ISL91110 效率與 VIN 的關(guān)系。（圖片來源：Renesas）
圖 5：Renesas ISL91110 0 A 至 2 A 負(fù)載瞬變（VIN = 3.6 V，VOUT = 3.3 V）。（圖片來源：Renesas） 4) 產(chǎn)品示例 – ON Semiconductor FAN49103 該零件也具有從輕負(fù)載運(yùn)行到重負(fù)載運(yùn)行的自動(dòng)切換功能。盡管此參數(shù)適合設(shè)置為 3.4 V（而不是 3.3 V）的輸出電壓，但該零件仍可用于此示例應(yīng)用。
圖 6：ON Semiconductor FAN49103 效率與 I 負(fù)載 (mA) 的關(guān)系。（圖片來源：ON Semiconductor）
圖 7：ON Semiconductor FAN49103 0 A 至 2 A 負(fù)載瞬變（VIN = 3.6 V，VOUT = 3.4 V）。（圖片來源：ON Semiconductor） 局部電容器 局部電容器擔(dān)負(fù)著兩個(gè)重要的功能：提供局部儲(chǔ)能以滿足負(fù)載電流的突然增加，以及濾除可能對性能不利的高頻瞬變和紋波電壓。 該設(shè)計(jì)布局中的建議電容器布置至關(guān)重要。應(yīng)采用建議的方式布置電容，以確保使用“最干凈”的電壓軌為蜂窩模塊供電。這意味著緊鄰蜂窩模塊的電容器必須具有最低的 ESR 和 ESL。事實(shí)上，它們的實(shí)際額定電容可以在微微法拉范圍內(nèi)。建議使用 C0G 陶瓷電容器。 現(xiàn)在，盡管這些小容量電容器可以很好地完成高頻濾波，但它們幾乎沒有儲(chǔ)能。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，在距蜂窩模塊電源引腳最遠(yuǎn)的位置放置一個(gè)數(shù)百微法拉范圍的較大鉭電容器。這并不意味著距離很遠(yuǎn)；只是它的放置位置沒有前面提到的陶瓷電容器那么近。這種大電容器的另一個(gè)重要特征是，在預(yù)期電流瞬變的基本頻率下，其 ESR 較低。建議的 ESR 值為 100 mΩ @ 100 KHz。 圖 8 說明了 MPCI u-blox 蜂窩模塊的建議布局。
圖 8：u-blox MPCI-L2 系列的建議局部電容器布局方案。（圖片來源：u-blox） 在圖 8 中，C1 至 C3 是低容量、低 ESR、低 ESL 的 C0G 電容器。C4 – C5 是 0.1 – 10 μF 范圍內(nèi)的陶瓷電容器。最后，C6 是大容量鉭電容器，它在瞬態(tài)負(fù)載電流的基本頻率下具有低 ESR。 選擇額定電壓以減輕降額極為重要。對于陶瓷電容器尤其如此。 本節(jié)最后介紹了幾種市售的電容器。提供了適用的參數(shù)。 1) KEMET 零件編號：T520D337M006ATE045 電容：330 μF 容差：20% 額定電壓：6.3 V ESR @ 100 KHz： 45 mΩ 2) Panasonic Electronic Components 零件編號：6TPF470MAH 電容：470 μF 容差：20% 額定電壓：6.3 V ESR @ 100 KHz： 10 mΩ 布局設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) 雖然每個(gè)選定元器件的規(guī)格書中都列出了其特定的布局建議，但也有一些通用的布局指南，可以實(shí)現(xiàn)高效和低噪聲性能。 1) 接地和電源灌銅 盡可能使用多邊形灌銅。對于輸入電壓、輸出電壓、電感器和接地節(jié)點(diǎn)的連接尤其如此。簡而言之，不要讓銅層閑置，因?yàn)檫@些銅層為電流流動(dòng)（其中包括任何雜散或開關(guān)電流）提供了低電阻和低電感路徑。圖 9 是 Linear Technology 的 LTC3113 降壓-升壓穩(wěn)壓器的建議頂層布局，它很好地說明了傾向灌銅的原因。
圖 9：Linear Tech LTC3113 的建議頂層布局。（圖片來源：Linear Technology） 2) 吸收電路 雖然我們已經(jīng)盡一切努力減少寄生電阻和電感，但這是尺寸受限的可穿戴式設(shè)計(jì)。接地平面和電源平面無法達(dá)到應(yīng)有的大小。此布局中的配置應(yīng)允許放置 RC 吸收電路。雖然這些元器件最初不需要填充，但是如果豫留好填充區(qū)域，將給設(shè)計(jì)人員帶來靈活性，以防需要此電路來減少輻射。 這些寄生元件會(huì)導(dǎo)致開關(guān)電流內(nèi)產(chǎn)生瞬時(shí)振蕩（圖 10）。
圖 10：降壓穩(wěn)壓器開關(guān)電感器電流中的瞬時(shí)振蕩。（圖片來源：ROHM Semiconductor） 現(xiàn)在，如前所述，因?yàn)橐獫M足空間要求，這可能是不可避免的問題。圖 11 所示的吸收電路會(huì)將這些雜散能量吸向地面。如果不這樣做，這些振蕩可能會(huì)使設(shè)計(jì)的排放量超出合規(guī)的可接受限制。吸收電路是空間受限穩(wěn)壓器的有用靜噪工具。
圖 11：降壓穩(wěn)壓器的建議 RC 吸收電路位置。（圖片來源：ROHM Semiconductor） 3) 鐵氧體磁珠 最后一個(gè)建議是解決隨著輸出功率產(chǎn)生的任何持續(xù)性高頻噪聲。選擇在關(guān)鍵頻率下具有適當(dāng)衰減的大電流鐵氧體磁珠，與降壓-升壓穩(wěn)壓器的輸出串聯(lián)。且應(yīng)該放置在穩(wěn)壓器的輸出與大容量旁路電容器之間。 案例研究 – 為 u-blox SARA 模塊供電的 LTC3113 SARA 模塊是一款 3G 蜂窩收發(fā)器。就像前面提到的蜂窩模塊一樣，它也會(huì)因?yàn)榇?lián)電阻的原因，在涌流中消耗大電流，導(dǎo)致電池電壓下陷。圖 12 中的 LTC3113 降壓-升壓開關(guān)穩(wěn)壓器電路旨在用于為該設(shè)計(jì)維持穩(wěn)定、可靠的 3.3 V 電源軌。
圖 12：LTC3113 降壓-升壓開關(guān)穩(wěn)壓器電路案例研究。（圖片來源：Colorado Electronic Product Design） 這種穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)與如圖 12 所示布置的局部旁路電容器相結(jié)合，在所有消耗的工作電流下都能產(chǎn)生穩(wěn)定的電源軌。圖 13 的示波器曲線圖捕獲了 SARA 消耗的電流（藍(lán)色）、來自降壓-升壓穩(wěn)壓器的 3.3 V 輸出電源軌（綠色）、輸入電池電壓和該電源軌上的任何下陷（紫色）以及在輸出電源軌上測得的紋波電壓（橙色）。 可以看出，這種大電流尖峰不會(huì)在 3.3 V 穩(wěn)壓輸出軌上引起下陷或明顯紋波。但是，這確實(shí)會(huì)導(dǎo)致輸入軌下陷。
圖 13：LTC3113 降壓-升壓開關(guān)穩(wěn)壓器電路案例研究，圖中顯示了 SARA 模塊消耗的約 0.9 A 模塊電流（藍(lán)色）、3.3 V 輸出軌（綠色）、電池輸入軌（紫色）和 3.3 V 輸出軌紋波（橙色）。（圖片來源：Colorado Electronic Product Design） 同樣，輸出軌的穩(wěn)定性和可靠性在固態(tài) 3.3 V 下保持一致，并且紋波最小。但是，電池輸入軌的電壓下陷約為 0.32 V，這超出了 SARA 模塊的規(guī)格，也超出了本文提到的其他模塊的規(guī)格。降壓-升壓穩(wěn)壓器能夠適應(yīng)這些電流尖峰，并維持適合蜂窩模塊在其所有預(yù)期條件下運(yùn)行的電源軌。 結(jié)語 可穿戴物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)給設(shè)計(jì)工程師帶來了一系列挑戰(zhàn)，而電源系統(tǒng)則處于眾多挑戰(zhàn)的核心。降壓-升壓穩(wěn)壓器拓?fù)淇稍诜涓C模塊的工作條件范圍下提供穩(wěn)定可靠的電源軌，從而直接解決這些挑戰(zhàn)。這并不是說不需要精心的設(shè)計(jì)工作。而是說，如果遵循良好的設(shè)計(jì)規(guī)范，該拓?fù)鋵l(fā)揮作用。隨著可穿戴物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)變得越來越緊湊，對性能的期望也相應(yīng)提高。如需為緊湊型、高性能可穿戴物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)供電，可考慮這種穩(wěn)健的拓?fù)洹?br /> 致謝：特別感謝 Linear Tech/Analog Devices 和 CEPD (Colorado Electronic Product Design) 的管理層和員工。 來源：Digi-Key 作者：Noah Madinger, Colorado Electronic Product Design (CEPD) |
