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1.前言

任何物聯網（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。但它也是指聯網設備的維護不足。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)穩壓器與開關穩壓器（一般稱為降壓或升壓穩壓器）之間的權衡考量。還將介紹混合方法（即LDO穩壓器和降壓穩壓器的混合與匹配），包括電壓輸入至輸出控制(VIOC)穩壓器解決方案。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，通過設計實現可靠性并提供適當裕量，也可以避免生產問題。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？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。可能很難說從哪里開始，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 (HVAC) 風門控制系統。該控制系統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 將使創建不同的電壓軌更容易。在智能阻尼器系統中，我們有兩種方法可以創建兩個不同的電壓軌。第一種選擇是用電池創建 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) 穩壓器、降壓轉換器（也稱為降壓）和升壓（見圖 1）。LDO 和降壓實現不依賴于事件，這意味著無論一天中發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，因為每個阻尼器調整事件都必須將電壓從 3V 升至 6V，以用于電機和發光二極管 (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，因為智能風門系統大部分時間都處于休眠狀態。

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，可滿足我們的系統需求。