嵌入式系统中的低功耗设计研究

在嵌入式系统的设计中,低功耗设计是经常让设计人员头痛而又不得不面对的问题。在嵌入式系统中,其功耗主要由嵌入式微处理器功耗和外围硬件接口设备功耗组成。要降低嵌入式系统的功耗,需要从系统设计的各个方面入手。本文将从电源供给电路、振荡电路、接口电路三个方面来讨论嵌入式系统中的低功耗设计。     

开关电源的谐波及其抑制

开关电源是一种性能很好的电源,它的体积小,重量轻,功耗小,效率高,调整范围宽,但是,目前的开关电源由于直接对市电进行桥式整流电容滤波,输入电流是一串尖窄的脉冲,因而含有丰富的谐波,使电路的功率因数变低并对电网产生污染。本文对开关电源的存在问题进行了分析,并提出了一些改进方法,以供参考。     

大功率音响设备开关电源设计的探讨

本文为大功率音响设备设计一个开关电源中的开关电源电路和电路中使用的元器件的原理及特点展开讨论。     

开关电源的谐波及其抑制

开关电源是一种性能很好的电源,它的体积小、重量轻、功耗小、效率高、调整范围宽．但是,目前的开关电源由于直接对市电进行桥式整流电容滤波,输入电流是一串串尖窄的脉冲,因而含有丰富的谐波,使电路的功率因数变低并对电网产生污染．本文对开关电源的存在问题进行了分析,并提出了一些改进方法,以供参考     

一种低功耗、高性能BICMOS DC-DC限流电路的设计

采用0.6μm BICMOS工艺,设计了一种高性能、低功耗的限流电路,并成功地将其应用于一款高效率、宽输入电压范围的DC-DC升压型开关电源管理芯片中.该电路作为整个芯片的核心模块,主要由限流比较器、软启动和斜坡补偿电路组成,其中限流比较器引入了动态偏置的思想,提高了电路性能,降低了功耗.分析了各个电路的设计原理和过程,并给出了芯片的仿真和测试结果.结果表明该比较器在电源电压为3.3 V时,增益达117 dB,总静态电流仅15μA.     

基于NCP1014芯片的开关电源设计

NCP101X系列芯片是低待机功耗离线开关电源的自给电流式单片转换器,它将固定频率电流模式PWM控制器和700V的MOSFET集成在一块芯片上。它还具有软起动、频率抖动、短路电流保护、跳周期、最大峰值电流调整和动态自供电功能。本文介绍一种基于低待机功耗NCP1014芯片的开关电源设计,实验证明它具有外围电路简单、体积小、转换效率高和成本低等特点。     

基于ADS1298的表面肌电采集系统设计

针对现有表面肌电信号采集方法存在的元器件较多、电路复杂和调试困难等问题,以ADS1298集成模拟前端设计了一种新型s EMG信号采集系统.通过充分利用ADS1298集成的可编程增益放大器、24位高分辨率ADC以及右腿驱动放大器,简化了前端调理电路的设计,使系统的集成度高、体积小、功耗低.     

基于ZigBee的轮胎压力监测系统设计

给出了一款新型汽车轮胎压力无线传感器网络监测系统,由ZigBee网络设备、ICS 87N型绝压传感器、ATmega128L微控制器等低功耗元器件组成,分析了轮胎压力监测系统的组成结构及工作原理,成功解决了汽车轮胎压力检测系统存在的问题,且利用ZigBee网络,使汽车的轮胎内部安装的压力传感器和温度传感器与汽车的其他传感器集成一体组成一个无线局域网.该设计采用了高集成度电路及低功耗技术,系统具有体积小、重量轻、功耗低、抗干扰能力强和电池使用寿命长的特点,为汽车轮胎压力监测系统提供了廉价、合理的解决方案.     

一种超低功耗的低压差线性稳压器环路补偿方法

针对低压差线性稳压器(LDO)电路设计中为改善环路补偿的稳定性增加电流缓冲电路而带来额外功耗的问题,提出一种嵌入式LDO环路补偿方法。该方法在原LDO的误差放大器模块中,嵌入一个由晶体管和电容组成的电流缓冲电路,该结构与误差放大器的共源共栅输出级共用晶体管,由于整体电路中不增加新元器件,因此消除了引入缓冲电路所带来的额外功耗。仿真实验验证了加入电流缓冲电路后系统环路稳定性能得到了改善。采用联华电子公司0.5μm 5 V的CMOS工艺线在LDO中进行了投片验证,实测芯片静态功耗电流仅为50μA,当输入电压从3V跳变到5V时,输出电压的上冲与下冲都小于15mV,负载电阻从18kΩ跳变到9Ω时,输出电压的最大变化小于20mV。投片测试结果表明,该补偿方法可在提高系统环路稳定性的同时消除额外功耗。     

通过一个实例诠释开关电源主电源的设计

本文通过一个大功率开关电源主电路的设计诠释了开关电源的建模和元器件的参数计算和选择以及成型,并对部分模糊参数的取值范围进行了设定,降低了设计难度。     

基于GAL设计的智力竞赛抢答器

通用阵列逻辑（GAL）是一种非常流行的可编程逻辑器件,它采用CMOS电可擦工艺制造。由于它具有一种非常灵活的、可编程的输出结构,因此,它几乎可取代所有的中。小规模数字集成电路。又由于GAL具有响应速度快、功耗低、保密位、可重复编程上百次等特点,因此,GAL的应用十分广泛。在许多场合都要用到智力竞赛抢答器。按传统的设计方法,智力竞赛抢答器主要由标准的数字逻辑电路如触发器和基本逻辑门组成,其特点是所用器件较多,电路体积大,从而系统的功耗大,稳定性和可靠性也较差。若采用GAL器件来设计,则可降低系统造价、减小…     

风力发电系统中直流辅助电源的设计与仿真

为了满足风力发电系统中各监测单元模块对供电系统的需求,设计了一款多输出直流(direct current, DC)辅助开关电源。根据辅助电源参数的具体要求,理论分析并设计了DC-DC高频反激变压器;选用稳压管TL431、光电耦合器PC817以及UC2842控制芯片,实现对输出电压的采集、输入电流的采样以及功率MOS(metal, oxide, semiconductor)管的驱动;搭建了一款输出电压为5、15、24 V的多输出双闭环控制的反激开关电源电路,并利用Saber软件对设计的直流辅助开关电源电路进行了仿真。仿真结果表明:设计的多输出直流辅助开关电源的输出电压、占空比以及开关频率符合设计要求,其值均在设计要求精度的10%以内。可见设计辅助电源电路中所采用的方法简单有效,且电路各元器件参数值的选取合理,其方法和结果可在后续直流辅助电源系统电路的硬件开发中为各元器件参数的优化提供参考依据。     

电子设备的热设计

本文主要分析了散热设计在电子设备设计中的重要性以及如何进行热设计。通过介绍热量传递的方式,散热方式的选择,元器件的布局等内容,来介绍热设计的一般原则。最后结合产品从产品的结构布局、元器件安装方式、散热方式选择、空间隔离等方面,进一步分析如何在实际工作中进行热设计。     

基于P89C51单片机的多功能节电开关装置设计

本文介绍了一种能消除家用电器待机能耗的多功能节电开关装置。该装置主要由单片机、电流互感器、继电器、集成运放、电子元器件、通用市电插头和插座等组成;具有监测电器待机状态、限定电器待机时间、定时器和通用市电插座等功能;工作稳定可靠、功耗小、成本低、适用范围广等特点;能消除因电器长期处于待机状态造成的电能损失。     

开关电源的电磁兼容性设计

分析了开关电源电磁干扰产生的主要原因,以电磁兼容性的三要素为基础从理论上对开关电源电磁干扰进行了分析,提出相应的改进措施.从电路措施、元器件选择、屏蔽、印刷电路板抗干扰设计等方面,对开关电源电磁干扰的抑制措施进行了分析讨论.     

基于增量式PID的开关电源并联均流系统设计

由于开关电源模块的输出阻抗不一致,导致开关电源模块在并联工作时各模块的输出电流差异较大。为解决这一问题,提出了一种基于增量式PID算法的开关电源并联均流方案。介绍了增量式PID算法的实现方式,以及结合CAN总线通信系统时算法的工作流程。经实际验证表明该设计具有均流精度高、稳定性好等特点。解决了开关电源在并联工作时电流不均衡的问题,提高了开关电源并联系统的整体可靠性。     

数字用户环路倍增设备远供电源系统的设计

介绍了数字用户环路倍增设备中的远供电源系统的组成，论述了局端和用户开关电源设计的几个主要问题，分析了环阻对远供的影响     

一种科氏流量计的改进驱动电路研究

稳定振动的流量管保证着科氏流量计流量测量的准确性,而维持流量管振动的关键是流量计驱动电路。现阶段科氏质量流量计模拟驱动存在一种驱动电路驱动一种型号一次仪表、电路离散元器件繁多、驱动信号幅值不稳定等问题,从而导致流量管振动不稳定,影响流量计算。针对其问题,改进模拟驱动电路,由VCA810和OPA820集成芯片组成的自动增益模块替代离散元器件组成的增益电路,由以TDA2030为核心芯片的集成功放模块代替原有功率放大电路。在驱动电路中,可调整增益模块稳幅单元来改变输出信号幅值,使驱动电路满足不同一次仪表对功率的需求,从而实现驱动多种型号一次仪表的功能。对所研发试验级驱动电路进行测试,实验结果表明所研发驱动电路可以驱动不同型号一次仪表,起振时间满足实际工况需求。     

基于DSP的免损大电流开关电源研究

提出了一种基于DSP的免损大电流开关电源拓扑结构.开关电源的输入回路由串联电容及开关阵组成,输出回路由并联电容及开关阵组成,由运算速度快、计算精度高的DSP作为控制器,DSP输出可控脉冲,控制开关阵通断状态,以改变开关电源的输出.用状态平均法分析了开关电源充放电过程.对此开关电源做了计算机仿真实验,验证其输出电流可调特性.该开关电源具有输出电流可调、谐波小、体积小、损耗低的特点.     

开关电源电磁兼容性场路综合分析方法研究

开关电源具有功耗小、效率高、体积小、重量轻等优势,然而由于开关电源工作在高频状态,其产生的瞬态脉冲包含有高频谐波,从而形成较强的传导干扰和辐射干扰,电磁兼容问题相当突出。因此在开关电源的设计阶段,单纯的用场或路的方式都不能完整地解决电磁兼容问题。通过运用三维电磁场仿真软件和电路仿真软件分别解决辐射干扰和传导干扰问题,从而以场、路结合的方式在设计阶段进行互补分析,可以合理有效地提高开关电源的电磁兼容性,以达到相关的标准。