系统电源电路设计

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那下面我们来介绍一下 第三个部分 系统电源电路的设计 前面提到无线PIR sensor 它是由电池供电的 并且为了最大化电池的使用寿命 我们在系统调理电路
包括我们的无线MCU部分 选择的芯片功耗都非常的低 那在电源电路的设计方面 我们也需要考虑到电池使用寿命最大化 在保证电池电量充分利用的情况下 保证系统的一个正常运行 首先我们可以看到在这样一个系统的电缆设计里面 需要有几个关注的地方首先 电池供电的话首先需要考虑一个防反接的设计 那常规的一个防反接的设计都是用那种烧热电极管 那在这个设计里面我们采用这种[听不清]更低的 P mos管去做一个防反接的设计 能够更好的去充分利用电池的电量在电池的使用后期 无线发射的时候 第二个 无线部分的电源模拟信号
这部分的电源采用一个隔离 其实这也有很多的方法去做为一个隔离 最好的方式是采用一种LDO的方式 专门给模拟电路包括sensor前端的运放和比较器供电 但是这种情况下LDO会额外的增加这种系统功耗 如果说我的使用寿命要求非常长的话 其实LDO这种方式未必是一种最好的折中方法 那在这种系统里面我们采用一种大常数的RC进行一个滤波 隔离这种在无线发射的时候造成的电池电压的波动 同时我们还需要考虑在电池使用后期 电池的内阻快速增加 无线发射的时候电池电压输出很低 最后我们还需要考虑在无线发射的时候 由于电流瞬间比较大需要一个很大的电池提供一个瞬态的充放电 因此在图中的C21的设计也需要充分考虑 中上整个系统电源电路的设计是非常的关键 下面我们来具体介绍上面几个参数如何设计 在这个之前我们可以先看一下 左边这个图反应了电池内阻的变化 与使用容纳的一个关系 我们可以看到在电池容量使用的后期 电池的内阻会急剧上升 第二个右边这张图显示在无线发射的时候 系统消耗的电流会有很大的一个瞬态尖峰 当这两者结合的时候 往往会造成电池电压的一个急速的drop 当电池电压掉到MCU或者运放的最低工作电压以外 
那系统就不能正常工作 因此在设计的时候需要充分考虑这些参数 来设计我们的电源电路 那这个是系统电源电路具体组成 首先 第一个改用P mos这种电路 
代替传统的[听不清]防反接设计 能够降低它的[听不清] 那sensor部分我们不去采用LDO 也就是说更大程度地去增加系统的电池使用寿命 那我们采用RC的这种方式进行一个电源隔离 那C21进行计算的话主要是根据在短时间内 无线发射的时候需要提供的电量 那具体的具体公式是在左边这个地方 Delta Q表示在无线发射过程中 这段时间我电池需要提供多大的瞬态电量数据 整个的一个需要释放的电池电量可以根据上面这个图来计算 根据不同时间的峰值电流来进行一个累加 那Vmax跟Vmin这两个值分别表示什么呢 这个最大值表示在电池使用后期电池最低的电压 我们取得一般是
比如说 空载的时候是2.7V 我们一般取稍微小一点点就是2.698V 那最低的一个电压是表示系统 正常工作的一个电压 那这里面是表示我们的sensor 它正常最低的工作电压
比如说 它是2V 2V的话 如果说它这边消耗1微安的电流 那这个地方它就是2V加上电流的消耗 那就是系统最低的一个工作电压 那这里面经过计算 它是2.4V 那最低的工作电压
 然后这个是电池使用后期的电池内阻 这是整个的一个时间 那这样算下来 我们需要的损殆的 [听不清]电流电容的容值大概是在79.5uF 
那我们取一个标准值100uF 那我们还要去计算一下这个是在无线发射的时候 这个大概时间是在6毫秒左右 那么在空余的时间比如说在stand by的模式下 或说在这种low power的模式下面的时候 我们这种间隔能不能快速进行它的一个充电 那我们需要计算一下 RC这种参数是不是可以满足 那么经过计算是0.56毫秒 它是原来小于我们stand by的时间 所以这个时间是肯定可以满足我们无线发射的这个能量 之后我们可以看一下sensor这里隔离RC电路怎么设计 当然当我们sensor消耗电流一定的情况下 我们R9不能够太大 如果太大的话它的压降drop就会很高 同时我们的RC整体的参数不宜太小 OK 所以我们整体取R9 619k欧 C22是100uF 整体电源的设计如图所示 OK 我们第三个部分就到此为止 谢谢大家
课程介绍 共计5课时,35分31秒

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