如何选择嵌入式处理器及其电源管理解决方案

alexe

　　在任何嵌入式控制应用中，所有数据处理的核心部件是微控制器、微处理器或FPGA。要满足众多终端设备对存储、功耗、系统电路板大小以及成本等的要求，这些核心器件的架构都要求具备高度的控制、连接和安全特性。然而，这些数据处理核心部件需要先进的电源管理系统以及许多开关和线性降压(LDO)稳压器提供强大的支持，因此对系统设计师而言一个最重要的问题就是选择电源管理架构。本文将讨论如何克服各种嵌入式系统目前面临的电源管理挑战，并演示数字设计工程师如何利用在线嵌入式开发网站来协助决策，以更加从容地为大量嵌入式控制器和处理器遴选合适的电源管理和信号路径产品。
　　目前的电源管理设计挑战
　　当前的高效率开关和线性稳压器可以提供较大的输出电流、较宽的输出电压范围和较高的频率，不仅不需要使用外部补偿电路，而且允许使用更小的外部无源器件。用的无源器件越小越少，所需的电路板面积也就越小，材料成本也就越低。更低的Rdson特性意味着更低的传导损失和更高DC/DC转换效率,配合断电模式时很低的静态电流，最终将形成更智能的高能效电源管理系统PowerWise，进而支持目前许多嵌入式控制器/处理器产品业已具备的高级的节能技术。
　　系统设计师面临的众多挑战之一是：确保设计的方案能够一次性通过、所用的电源可以具备一定的“弹性”，足以支持今后系统的升级，而无需对电路板作重大的改动。处理任何最终设备中的电源、地和辐射噪声耦合问题以及电路板屏蔽问题都决非易事，许多数字设计师通常把这里问题视为“魔匣”。由此可以理解为何当前的大量电源设计都是直接去“拷贝、粘贴和复用”已被证明可用的先前设计。通常认为，需要折中考虑输入/输出电压范围和负载电流。当电源和控制器/处理器/FPGA之间的压差很大时，最好选用开关稳压器，因为它们的效率高，适合用于给处理内核和I/O供电。当输入输出电压差较小时，线性稳压器的效率更优，特别是在要求极低噪声和纹波电压时。图1对设计工程师在选择电源管理方案时要考虑的关键设计因素和系统要求作了总结。
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