電源管理是指如何將電源有效分配給系統(tǒng)的不同組件。電源管理對于依賴電池電源的移動式設備至關(guān)重要。通過降低組件閑置時的能耗，優(yōu)秀的電源管理系統(tǒng)能夠?qū)?a href="/tags/電池壽命" target="_blank">電池壽命延長兩倍或三倍。電源管理技術(shù)也稱做電源控制技術(shù)，它屬于電力電子技術(shù)的范疇，是集電力變換，現(xiàn)代電子，網(wǎng)絡組建，自動控制等多學科于一體的邊緣交叉技術(shù)，現(xiàn)今已經(jīng)廣泛應用到工業(yè)，能源，交通，信息，航空，國防，教育，文化等諸多領(lǐng)域。全球節(jié)能需求的不斷提高，數(shù)字技術(shù)的不斷進步，分體式電源結(jié)構(gòu)的日益增加和電子設備必須遵守強制能效規(guī)范的要求，連同便攜式裝置的小型化、多功能的發(fā)展趨勢是電源管理技術(shù)發(fā)展的原動力。

電源設計的技術(shù)Q1：如何來評估一個系統(tǒng)的電源需求Answer：對于一個實際的電子系統(tǒng)，要認真的分析它的電源需求。不僅僅是關(guān)心輸入電壓、輸出電壓和電流，還要仔細考慮總的功耗、電源實現(xiàn)的效率、電源部分對負載變化的瞬態(tài)響應能力、關(guān)鍵器件對電源波動的容忍范圍以及相應的允許的電源紋波，還有散熱問題等等。功耗和效率是密切相關(guān)的，效率高了，在負載功耗相同的情況下總功耗就少，對降低整個系統(tǒng)的功率預算就非常有利了(對比LDO和開關(guān)電源，開關(guān)電源的效率要高一些)。值得注意的是，評估效率不僅僅是看在滿負載的時候電源電路的效率，還要關(guān)注輕負載的時候效率水平。

至于負載瞬態(tài)響應能力，對于一些高性能的CPU應用就會有嚴格的要求，因為當CPU突然開始運行繁重的任務時，需要的啟動電流是很大的，如果電源電路響應速度不夠，造成瞬間電壓下降過多，導致CPU運行出錯。一般來說，要求的電源實際值多為標稱值的±5%，所以可以據(jù)此計算出允許的電源紋波，當然要預留余量的。散熱問題對于那些大電流電源和LDO來說比較重要，通過計算也是可以評估是否合適的。Q2：如何選擇合適的電源實現(xiàn)電路Answer：根據(jù)分析系統(tǒng)需求得出的具體技術(shù)指標，可以來選擇合適的電源實現(xiàn)電路了。一般弱電部分，包括了LDO(線性電源轉(zhuǎn)換器)、開關(guān)電源電容降壓轉(zhuǎn)換器和開關(guān)電源電感電容轉(zhuǎn)換器。相比之下，LDO設計最易實現(xiàn)、輸出紋波小，但缺點是效率有可能不高、發(fā)熱量大、可提供的電流相較開關(guān)電源不大等等。而開關(guān)電源電路設計靈活、效率高，但存在紋波大、實現(xiàn)比較復雜、調(diào)試比較煩瑣等缺點。Q3：如何為開關(guān)電源電路選擇合適的元器件和參數(shù)Answer：很多的未使用過開關(guān)電源設計的工程師會對它產(chǎn)生一定的畏懼心理，比如擔心開關(guān)電源的干擾問題、PCB layout問題、元器件的參數(shù)和類型選擇問題等。其實只要了解了，使用一個開關(guān)電源設計還是非常方便的。一個開關(guān)電源一般包含有開關(guān)電源控制器和輸出兩部分，有些控制器會將MOSFET集成到芯片中去，這樣使用就更簡單了，還簡化了PCB設計，但是設計的靈活性就減少了一些。

開關(guān)控制器基本上就是一個閉環(huán)的反饋控制系統(tǒng)，一般都會有一個反饋輸出電壓的采樣電路以及反饋環(huán)的控制電路。因此這部分的設計在于保證精確的采樣電路、控制反饋深度，因為如果反饋環(huán)響應過慢的話，對瞬態(tài)響應能力是會有很多影響的。而輸出部分設計包含了輸出電容、輸出電感以及MOSFET等等，這些元件的選擇基本上要滿足一個性能和成本的平衡：高的開關(guān)頻率就可以使用小的電感值(意味著小的封裝和便宜的成本)，但是較高的開關(guān)頻率會增加干擾和增大MOSFET的開關(guān)損耗，使效率降低;低的開關(guān)頻率帶來的結(jié)果則恰好相反。對于輸出電容的ESR和MOSFET的Rds_on參數(shù)選擇也是非常關(guān)鍵的：選擇小的ESR可以減小輸出紋波，但是電容成本就會增加(好的電容會貴嘛)。開關(guān)電源控制器驅(qū)動能力也是需要注意：過多的MOSFET是不能被很好驅(qū)動的。

一般來說，開關(guān)電源控制器的供應商會提供具體的計算公式和使用方案供工程師借鑒。Q4：如何調(diào)試開關(guān)電源電路Answer：有一些經(jīng)驗可以共享給大家：1: 電源電路的輸入輸出通過低阻值大功率電阻接到板內(nèi)，這樣在不焊電阻的情況下可以在做到電源電路后先調(diào)試，避開后面電路的影響。2: 一般來說開關(guān)控制器是閉環(huán)系統(tǒng)，如果輸出惡化的情況超過了閉環(huán)可以控制的范圍，開關(guān)電源工作就會不正常，這種情況就需要認真檢查反饋和采樣電路。特別需要注意的是如果采用了大ESR值的輸出電容，會產(chǎn)生很多的電源紋波，這也會影響開關(guān)電源的工作的。