关于LNK564开/关控制 - EPS节能方案

　　该设计采用简单的偏置绕组（T1脉冲变压器/1.2）电压反馈方式，由LNK564进行开/关控制。当开关关闭时，由R1及R2形成的电阻分压器决定了脉冲变压器T1偏置绕组上的输出电压。在V/I曲线（见图1（b））上的恒压工作区域，LNK564器件使能/禁止开关周期以维持FB引脚的电压为1.69V。二极管D3及低成本陶瓷电容C3提供初级反馈绕组（T1/3.4）电压的整流滤波功能。当加重的负载超出恒定功率阈值，FB引脚电压开始随电源输出电压的下降而降低。内部振荡器频率在这一区域内线性下降，直到达到启动频率50%为止。当FB引脚电压下降到低于自动重启动阈值（FB引脚通常为0.8V，这相当于电源输出电压在1V到1.5V之间），电源将关断100ms，然后再重新开启100ms。它将会持续进行这一工作模式直到FB脚超过自动重启动阈值。这一功能在输出短路的情况下可降低平均输出电流。该方案中，可将C3提高到0.47mF或更高来进一步降低空载耗。

　　由于LNK564中使用了限流调节技术从而使得限流点公差非常精确，同时采用较新的变压器结构技术得以在初级电路中实现无箝位电路的设计。峰值漏极电压在265VAC输入时可以控制在550V之下，对700V耐压（BVDss）的MOSFET管来说有非常大的裕量。

2.2.3 输出电路管的选择

　　输出的整流滤波由输出整流管D4和滤波电容C5来实现。

　　由于自动重启动特性，平均短路输出电流大大低于1A，因而可以使用低成本的D4整流管。输出电路只要能处理电源输出短路时的持续短路电流就可以了。二极管D4为超快恢复型二极管，用来优化输出V/I特性。备选电阻R3作为假负载，在空载输出时将输出电压加以限制。尽管存在这个假负载，空载能耗在265VAC时仍能保持在140mW左右的目标范围内。通过将R3的值提高到2.2kW或更高，就可满足更低的空载能耗要求，并同时可将输出电压限制在9V以下。如需要，可将备选的Zener（齐纳）嵌位二极管（VRl）安装在电路板的左侧的空白位置以便在开环情况下限制电源最大输出电压。

3 利用智能电源管理技术节省能源

　　近几年来，电源管理技术有飞跃的发展，可供选择的设计方案也越来越多。政府环保团体及消费者不断向电子产品厂商施加压力，敦促他们增加产品功能的同时，也必须降低系统的能耗。目前，便携式电子产品市场的发展尤其令人瞩目，例如，无线通信产品不断推陈出新，功能也越趋多样化，是带动整个市场发展的功臣。照目前的发展趋势看，移动电话、个人数字助理、MP3播放机、数字相机及便携式电子游戏机都朝着外型更小、速度更高、功能更齐备的方向发展。为了确保/通话时间/（即电池寿命）可以延长至满意的水平，工程师便一直致力于改善电源供应子系统的设计。

　　便携式电子产品的电池寿命取决于两个关键因素，其一是电源转换效奉，而另一个因素是系统的能源管理方法。电源转换系统负责将电池的供电电压尽量以最高的效率转为设计规定的供电干线电压，而能源管理系统则针对实际的应用情况，实时提供刚好能满足其需要的供电，以节省能源。

3.1 PowerWise技术降低能耗

　　新—代的节能技术侧重于调节处理器的频率及电压以降低能耗。

　　对于以电池供电的系统来说，究竟系统能否长时间处于开启状念，取决于其能耗的大小。单单降低其频率只会减少具平均功耗：但不会减少某一计算上作所需耗用的能源。系统电压必须调低，才可真正叫节省能源。动态电压调节（DVS）及自适应电压调节（AVS）这两种电源管理技术都可降低系统电压。

3.1.1 自适应电压调整技术的优点

　　用于跟踪系统处理器的性能变化的嵌入式自适应电源控制器（APC）作出自适应电压调整。APC通过一个PowerWise高速低电源接口将系统处理器的性能（频率）、温度和处理变化准确地传递给外部适应电源管理芯片。然后，该电源管理单元根据性能需求自动调整系统处理器的供给电压。以前的电压调整方案都是开环回路。CPU控制在频率/电压检查表中维护的电压，通过一个专用接口和电源管理电路来提供电压。检查表中的值是否是假与最糟糕的情况底下的值。自适应电压调整减轻了CPU干扰并降低了闭环回路方式的压。PowerWise技术提供的自适应电源管理与ARM的Intelligent Energy Manager提供的准确动态性能设置相结合，提供了空前理想的结果。

3.1.2 动态电压调节（DVS）技术

　　对成不同的组合，调节时便根据实际需要挑选最适用的电压/频率组合。己可提供多款电源管理集成电路PMIC，其中包括可支持DVS模式的LP3906、LP3907，以及可支持DVS和AVS两种模式的LP5550、P5551及LP5552。动态电压调节（DVS）技术可以节省耗电及能源，还为供电电压预留一些额外的空间，以支持不同上艺及温度的系统，这个预留的额外中间虽然足以应付最环的情况，但实际应用时便会浪费较多耗电。我们只要关闭系统的电源供应环路，控制环路便可灵活调节操作电压，并将之降至最低，以便尽量节省能源。PowerWise技术便是利用这个方法节能。

3.2 PowerWise特征

　　PowerWise接口（PW）可以支持智能的能源管理系统PowerWise是一种针对系统整体需要的能源管理技术，确保以电池供电的电子产品可利用自适应电压调节（AVS）技术以及控制不同状态的切换。PowerWise技术采用闭环AVS系统搭配高速的串行电源管理总线，确保处理器无论在任何时候，以任何频率操作，都可采用最低的电压，以便将动态能耗降至最低。

　　PowcrWise技术也可为处理器的电位阱提供偏压。由于供电电压Vdd已调低：以减少动态损耗，晶体管的阈值电压也必须调低，以确保驱动电压可以保持在较高的水平，但缺点是漏电与静态功率损耗会增加。我们只要为电位阱提供反向偏压，漏电便会减少。此外，以同—供电电压（Vdd）为例来说，我们也叫为电位阱提供正向偏压，以提高驱动电压。

　　可以支持PowcrWise闭环AVS功能的标准系统配置必须有以下的基本元件：内置于处理器之内的先进电源控制器、设有PWI从属器的电源管理集成电路，以及将两者连接一起的双线PWI串行总线。电源管理集成电路负责为处理器提供个同的电压，电压大小则由先进电源控制器内的PWI主控器负责调节，辨法是由主控器将有关的命令传往PWI从属器，再由相关的电路进行调节。

　　先进电源控制揣负责接收主处理脂的命令，为电压控制过程提供一个不受处理器影响的操作环境，以及实时跟踪逻辑电路的操作速度。先进电源控制器永远处于戒备状态，不断监测系统的一切参数，例如，系统温度、负载、瞬态、工艺及其他有关的变动都会受到监测？每当先进电源控制器收到有关频率即将转变的消息，便会先行作出研判，以确定若以新频率操作，系统最少需要多少供电才叫可稳定操作。整个过程由闭环电路负责监控，例如先进电源控制器先将电电调节命令经由PWI接口传送到PWI从属器，然后再由伺服装置将电压调节到适当的水平。

　　图3为典型的利用PowcrWise技术降低耗能的芯片LP5552所具结构示意框图。其技术参数如下。

　　LP5552输出数目为7。输出电压及电流有：2个降压稳压器为0.8v to 1.235v输出电压，800mA的输出电流；5个降压稳压器为0.8v to 3.3v输出电压，高达250mA的输出电流。

　　输入电压范围为2.7V至4.8V。接口为PWl 2.0。封装为micro SMD-38。

3.3 PowerWise技术应用

　　PowerWise技术是先进的能源管理解决方案，主要针对当前和未来受能源所限制的数字设备，适用于双内核处理器、手机、便携式收音机、个人数字助理、以电池供电的电子产品以及便携式设备。可将数字处理器的能耗降低70%，从而延长电池寿命、支持更多功能和改善使用者的体验。PowerWise采用自适应电压调节（AVS）和阈值电压调节等技术，将数字逻辑集成电路的工作和泄漏功耗自动降至最低，同时保持最小的系统开销。

　　PowerWise技术提供在单芯片系统和支持组件之间的一种优化的闭环回路，而无需CPU干涉。嵌入式PowerWise技术因为可以合成，所以可不受处理器影响。

4 结语

　　很多微处理器和数字信号处理器（DSP）都需要一个内核电源和一个输入/输出电源，这些电源在启动时必须排序。设计人员必须考虑加电和断电操作时内核和I/O电压源的相对电压和时序，以符合制造商的性能规格要求。没有恰当的电源排序，就可能出现闭锁或过大的电流消耗，这有可能导致微处理器I/O端口损坏，或存储器、可编程逻辑器件（PLD）、现场可编程门阵列（FPGA）、数据转换器等支持性器件的I/O端口损坏。