1.前言

任何物聯(lián)網(wǎng)（IOT）設備的成功取決于其易用性。主要在于，易用性意味著易于連接和控制設備。但它也是指聯(lián)網(wǎng)設備的維護不足。由于電池需要更換，多久將其關斷一次？

一些工程師考慮使用LDO，因其成本低。在大多數(shù)情況下，LDO的集成電路（IC）成本低于降壓（降壓）或升壓（升壓）轉換器的IC成本。但線性電路的效率可以縮短電池壽命。

對于特定的電源設計，可能有多種可行的解決方案。在下面的示例中，我們將介紹多種選擇，例如單芯片電源與多電壓軌集成電路(IC)。我們將評估成本和性能取舍。探討低壓差(LDO)穩(wěn)壓器與開關穩(wěn)壓器（一般稱為降壓或升壓穩(wěn)壓器）之間的權衡考量。還將介紹混合方法（即LDO穩(wěn)壓器和降壓穩(wěn)壓器的混合與匹配），包括電壓輸入至輸出控制(VIOC)穩(wěn)壓器解決方案。在電源設計中，成本和性能要求并存，所以設計人員必須仔細考慮邏輯電平和對干凈電源的要求。在公差和噪聲方面，通過設計實現(xiàn)可靠性并提供適當裕量，也可以避免生產(chǎn)問題。設計人員需要了解與電源設計相關的權衡考量：哪些可實現(xiàn)？哪些可接受？如果設計達不到要求的性能，那么設計人員必須重新審視選項和成本，以滿足規(guī)格要求

當存在如此多的電源管理集成電路 (IC) 時，很難為無線設計選擇電源拓撲?？赡芎茈y說從哪里開始，所以我總是從選擇基礎開始。設計和板載設備的應用將決定運行所需的不同電壓軌。

考慮使用智能鎖或供暖、通風和空調(diào) (HVAC) 風門控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)通常由一個比電路板其他部分更高電壓的電機驅動器組成。低電壓軌為 MCU、無線電和其他傳感組件供電。

2.合適的電源選擇

電源管理 IC 將使創(chuàng)建不同的電壓軌更容易。在智能阻尼器系統(tǒng)中，我們有兩種方法可以創(chuàng)建兩個不同的電壓軌。第一種選擇是用電池創(chuàng)建 3V 電壓軌，然后將電機驅動器的電壓升至 6V。第二種選擇是讓電池為電機驅動器提供 6V 電壓，然后將系統(tǒng)其余部分的電壓降低到 3V。

設計的下一步是選擇電源拓撲。三種主要的電源拓撲可用于智能阻尼器應用：低壓差 (LDO) 穩(wěn)壓器、降壓轉換器（也稱為降壓）和升壓（見圖 1）。LDO 和降壓實現(xiàn)不依賴于事件，這意味著無論一天中發(fā)生多少阻尼百葉窗運動，這兩種拓撲都使用相同的能量。LDO 和降壓將降低電壓以產(chǎn)生較低電壓的電源軌來運行微控制器 (MCU)，而較高電壓的組件會消耗較高的電池電壓。升壓取決于事件，因為每個阻尼器調(diào)整事件都必須將電壓從 3V 升至 6V，以用于電機和發(fā)光二極管 (LED) 操作。

圖 1：電源拓撲

我選擇降壓配置是因為 LDO 具有接地泄漏電流，而降壓配置的接地泄漏電流為零，因此效率更高。

如需對智能鎖和 HVAC 風門系統(tǒng)的電源拓撲進行更多分析，請查看我們的參考設計指南，包含對各種電源拓撲選擇的更深入分析。

跳過部件選擇，我選擇了 TPS62745 降壓轉換器，因為它為低功耗設計提供了額外的好處。該器件具有允許用戶選擇輸出電壓的選擇線，因此無需反饋電阻器，從而略微降低了物料清單 (BOM) 成本。TPS62745 可以使用啟用引腳和外部電阻分壓器動態(tài)啟用或禁用電池電壓檢查。能量是守恒的，因為分壓器僅在需要檢查電池電壓時才啟用。其余時間，分壓器電路不使用能量且不連接。TPS62745 在極輕負載下也很高效；它在 10μA 時有 85% 的效率。效率是關鍵，因為智能風門系統(tǒng)大部分時間都處于休眠狀態(tài)。

圖 2：智能阻尼器參考設計框圖

選擇電源拓撲和管理 IC 后，我們現(xiàn)在要做的就是選擇連接到每個電源軌的部件和傳感器。TI 擁有多種電源管理 IC 和不同風格的 MCU，可滿足我們的系統(tǒng)需求。