單片計(jì)算機(jī)電源設(shè)計(jì)技術(shù)

系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)極其重要的工作，它對(duì)整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)是否正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。電源設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該同時(shí)考慮功率、電平及抗干擾等問題，電源功率必須能滿足全系統(tǒng)的需要。單片機(jī)系統(tǒng)的絕大多數(shù)器件以脈沖方式工作，對(duì)較小的系統(tǒng)，功率消耗的脈沖特性更為突出，而較大的系統(tǒng)由于器件功耗的分散性，使得系統(tǒng)整體的功率消耗比較平穩(wěn)。因此，單片機(jī)系統(tǒng)的電源必須有足夠的耐沖擊性，這就要求電源設(shè)計(jì)時(shí)留有充分的余量，一般大系統(tǒng)按實(shí)際功率消耗的1.5倍～2倍設(shè)計(jì)，小系統(tǒng)按實(shí)際功率消耗的2倍～3倍設(shè)計(jì)。

電平設(shè)計(jì)指的是直流電壓幅度和電源在最不利（滿載）情況下的紋波電壓峰峰值設(shè)計(jì)。這兩項(xiàng)指標(biāo)都關(guān)系到單片機(jī)系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行。因此，必須按系統(tǒng)中對(duì)電平要求最高的器件條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。

各種形式的干擾一般都是以脈沖的形式進(jìn)入單片機(jī)的，干擾竄入單片機(jī)系統(tǒng)的渠道主要有3條：空間干擾（場干擾），通過電磁波輻射竄入系統(tǒng)；過程通道干擾，通過與主機(jī)相連的前向通道、后向通道及其它與主機(jī)相互連接的通道進(jìn)入；供電系統(tǒng)干擾，通過供電線路竄入。對(duì)于上述3種干擾必須采用行之有效的措施和具體電路加以消除，確保單片機(jī)系統(tǒng)正常運(yùn)行和工作。

4分布式電源設(shè)計(jì)技術(shù)

分布式電源設(shè)計(jì)技術(shù)是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)和現(xiàn)代電子電路系統(tǒng)中最常使用的一種電源技術(shù)。所謂分布式電源是指單片機(jī)系統(tǒng)中不同部件的電源相對(duì)獨(dú)立，必要時(shí)還可采用完全電隔離技術(shù)。分布式電源使電源功率分散，這對(duì)降低電源成本、提高電源效率、減少紋波系數(shù)、提高電源穩(wěn)定度都有利。

分布式供電電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“三分離”原則：系統(tǒng)中大功率部分和小功率部分分離，高頻部分和低頻部分分離，精密電路和一般電路分離。

圖2是集中供電和分布式供電的電源連接示意圖，其中圖2（a）是集中供電方式，圖2（b）是分布式供電，電路1～電路4是同一系統(tǒng)中的4個(gè)部分。圖(a)中4個(gè)部分共用1個(gè)電源，而圖（b）中4個(gè)電路用了3個(gè)電源，其中Vcc1和Vcc3由系統(tǒng)電源提供，Vcc2是系統(tǒng)電源之外的單獨(dú)電源。

5便攜式和節(jié)能要求高的電源設(shè)計(jì)

單片機(jī)系統(tǒng)的一大特點(diǎn)是自身耗能低，因此被廣泛地用于便攜式電子設(shè)備中。便攜系統(tǒng)對(duì)電源的要求與其他系統(tǒng)不同之處在于：

（1）要求在允許的有效使用期間內(nèi)輸出電壓、電流均能滿足系統(tǒng)正常工作的要求。

（2）電源種類越少越好。

（3）更換容易或有充電功能。

解決這些問題是便攜式單片機(jī)系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)的主要任務(wù)。在實(shí)際設(shè)計(jì)系統(tǒng)電源時(shí)可采取以下措施保證系統(tǒng)電源正常工作：

（1）合理選擇系統(tǒng)電路，盡量降低系統(tǒng)功耗。

這是一個(gè)十分重要又不易引起注意的問題。一般地說，人們?cè)O(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)最容易忽視的一個(gè)問題就是功率損耗設(shè)計(jì)。對(duì)一般系統(tǒng)來說這并不算大問題，但對(duì)大系統(tǒng)、特大系統(tǒng)（例如千門以上的程控交換機(jī)、大型建筑的保安控制系統(tǒng)）以及便攜式單片機(jī)系統(tǒng)來說，能耗就是一個(gè)大問題。因此在這種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中要始終考慮功率消耗問題，設(shè)計(jì)中也應(yīng)把功率消耗作為具體指標(biāo)，特別是便攜式單片機(jī)系統(tǒng)，功率消耗對(duì)設(shè)計(jì)能否達(dá)到指標(biāo)有著決定性的意義。

（2）采用高能電池和低耗高效的高性能穩(wěn)壓電路。

當(dāng)系統(tǒng)功率消耗的指標(biāo)確定之后，系統(tǒng)電源的指標(biāo)（確切地說是系統(tǒng)電池的安時(shí)數(shù)）也就確定了。對(duì)便攜式單片機(jī)系統(tǒng)有時(shí)是采用與此相反的做法，先確定電池，再根據(jù)電池的安時(shí)數(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)電路。因此，選擇高能電池是系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)的基本指標(biāo)。目前多用鎘鎳電池或高能堿性電池作為便攜式單片機(jī)系統(tǒng)的電源。

為確保系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)電源電壓能滿足使用要求，除要求系統(tǒng)集成電路芯片能適應(yīng)一定的電壓變化范圍外，一般還要求電源采取一定的穩(wěn)壓措施，并有電源監(jiān)視報(bào)警電路。

（3）選擇電源要求一致的芯片組成系統(tǒng)，以減少系統(tǒng)電源種類。