用(yòng)于超低功耗实施的 PDS 设计

2021-07-23

用(yòng)于超低功耗实施的 PDS 设计

在低功耗实现方面，产品的特点是很(hěn)少有(yǒu)高電(diàn)流选项，尺寸小(xiǎo)，针对電(diàn)源管理(lǐ)进行了优化，并且電(diàn)池需要尽可(kě)能(néng)長(cháng)的使用(yòng)时间。符合这些标准的产品范围很(hěn)广，包括但不限于智能(néng)手机、智能(néng)手表、遠(yuǎn)程监控设备和医疗设备等。

在 PDS 设计和電(diàn)源管理(lǐ)方面，每个具有(yǒu)超低功耗特征的产品都有(yǒu)几个固有(yǒu)的主要因素：在非常小(xiǎo)的几何尺寸中设计高效的 PDS、管理(lǐ)功耗和延長(cháng)電(diàn)池寿命。在某些产品实施中，例如遠(yuǎn)程监控设备，选择合适的電(diàn)容器以消除它们作為(wèi)潜在的功率消耗源（由于泄漏）也是一个关键因素。

如果您还没有(yǒu)读过PDS 设计的演变、与功率流向相关的挑战以及電(diàn)感和電(diàn)阻对性能(néng)下降的影响，是开始探索的好地方電(diàn)力输送系统。

如此小(xiǎo)的产品中的如此多(duō)的功能(néng)

以小(xiǎo)尺寸实现的智能(néng)技术在我们的日常生活中变得如此普遍，以至于我们在没有(yǒu)它时很(hěn)难想象。而且，这些设备中包含的技术的发展和复杂性得到了突飞猛进的改进，以至于我们在实施和操作我们变得如此依赖的各种产品功能(néng)方面变得傲慢。

例如，当您将手机从垂直旋转到水平以使屏幕保持对齐时，就会发挥作用(yòng)的技术就是我们过去所说的超级计算机。智能(néng)手机中有(yǒu)很(hěn)多(duō)功能(néng)——几个收音机、一个或多(duō)个摄像头、屏幕、内部处理(lǐ)器和内存——会消耗電(diàn)力，这使得管理(lǐ)所有(yǒu)不同的電(diàn)力區(qū)域成為(wèi)一项挑战。重要的是要记住，设备中的每个電(diàn)源轨都有(yǒu)一个 PDS，而智能(néng)手机中拥有(yǒu) 15-20 个 PDS 的情况并不少见。

因此，PCB 设计师的主要工作归结為(wèi)弄清楚如何在板上為(wèi)每个電(diàn)源轨提供足够的區(qū)域，以及如何在开始时没有(yǒu)那么多(duō)平面时找到足够的方法来分(fēn)割平面。

而且，由于这些紧凑的几何结构，没有(yǒu)空间将平面電(diàn)容作為(wèi)管理(lǐ) PDS 的一种方式。所有(yǒu)電(diàn)容都直接内置于 IC 中。实际上，开发这些产品所需的设计专业知识已经变得非常专业，与传统的 PCB 设计大不相同。

能(néng)源管理(lǐ)

因此，我们考虑了超低功耗产品的两个参数——在非常小(xiǎo)的空间中提供大量功能(néng)以及在任何一个设备中包含多(duō)个 PDS。在電(diàn)源管理(lǐ)方面，手机的架构使得当某个特定功能(néng)没有(yǒu)被激活时，它就会被关闭。而且，这就是确定 PDS 操作至关重要的地方。

作為(wèi)设计师，您必须弄清楚如何管理(lǐ)手机中的所有(yǒu)主要用(yòng)電(diàn)设备，以便它们在正确的时间关闭和打开。在大多(duō)数智能(néng)手机中，耗電(diàn)量最大的是收音机。上传视频、图片、大量数据等时，收音机一直开着，耗電(diàn)高。在中低功耗范围内，有(yǒu)文(wén)本消息和简单数据文(wén)件的上传。在用(yòng)電(diàn)量的极低端是在您的移动设备和持续监控您的位置的手机信号塔之间发生的“ping”。从本质上讲，您的手机只有(yǒu)在完全关机时才在某种程度上不耗電(diàn)。

電(diàn)池保护

接下来，我们将讨论超低功耗产品实施中可(kě)能(néng)最重要的方面：让電(diàn)池使用(yòng)时间尽可(kě)能(néng)長(cháng)。对于智能(néng)手机而言，電(diàn)池寿命是一项重要特性，但对于遠(yuǎn)程监控设备等其他(tā)产品，节能(néng)是绝对必要的。此类产品的一个示例是夹在大传输線(xiàn)上的電(diàn)力線(xiàn)监视器。在大多(duō)数情况下，这些设备的性能(néng)要求是電(diàn)池必须至少使用(yòng)一年。但是，如果電(diàn)容器的类型错误，它们可(kě)能(néng)会泄漏，并且電(diàn)池的放電(diàn)速度会比预期的要快得多(duō)。 

理(lǐ)论上，電(diàn)容器应该是完美的绝缘體(tǐ)。但是，他(tā)们不是。如果在 80 安培的電(diàn)源中使用(yòng)電(diàn)容器，则不会出现几微安培的泄漏或导致那么多(duō)问题。但是，如果電(diàn)池必须有(yǒu)一年的生命周期，那么无论多(duō)小(xiǎo)，電(diàn)容器泄漏都可(kě)能(néng)成為(wèi)一个大问题。通常，為(wèi)超低功耗设备选择的電(diàn)容器与用(yòng)作旁路電(diàn)容器的電(diàn)容器（通常是钽電(diàn)容器）相同。通常，这些不是低泄漏，实际上也不是它们的性能(néng)标准。

通常，陶瓷電(diàn)容器不会引起漏電(diàn)问题，但它们也不是最便宜的，因此它们不是遠(yuǎn)程监视器等超低功耗应用(yòng)的默认选择项。确定您选择的電(diàn)容器是否“防漏”的最佳方法是阅读设备的应用(yòng)说明。如果未明确说明泄漏電(diàn)阻，最好寻找专门标识為(wèi)此类的電(diàn)容器。

超低功耗设备的 PDS 要求与标准 PCB 实现有(yǒu)很(hěn)大不同。这些设备的特点是外形小(xiǎo)巧、高效的 PDS 设计和消除任何潜在的電(diàn)源消耗源。