如何有效處理工業(yè)電器的漏電的電源

通常稱(chēng)為漏電電源或漏電的備用電源是系統(tǒng)中功率損耗的主要來(lái)源之一。我們可能認(rèn)為我們的系統(tǒng)已關(guān)閉并且沒(méi)有功耗，但實(shí)際上即使打開(kāi)電源，設(shè)備的一部分仍在運(yùn)行并耗盡寶貴的電力。

隨著 ISO 62310 等標(biāo)準(zhǔn)的引入，在待機(jī)模式下處理電源變得非常困難，該標(biāo)準(zhǔn)定義了嚴(yán)格的測(cè)試程序來(lái)測(cè)試電源。這些嚴(yán)格的測(cè)試程序和要求使電器難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

隨著當(dāng)今電器的實(shí)施，電源是在微控制器的幫助下處理的，這當(dāng)然會(huì)消耗電力來(lái)運(yùn)行。雖然對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)至關(guān)重要，但微控制器也使系統(tǒng)難以消除漏電。這個(gè)問(wèn)題可以很容易地通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)來(lái)解決，該方式消除了使用不必要的組件 DC/DC 轉(zhuǎn)換器需要為系統(tǒng)處理器和系統(tǒng)的其他模塊供電，當(dāng)激活待機(jī)模式時(shí)，這些 DC/DC 轉(zhuǎn)換器然后需要關(guān)閉。

通過(guò)使用集成電源管理 IC (PMIC) 解決方案，設(shè)計(jì)人員可以使用內(nèi)置存儲(chǔ)器控制這些 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的電源轉(zhuǎn)換，該存儲(chǔ)器保存電源序列以控制這些轉(zhuǎn)換器。

PMIC 是用于電壓轉(zhuǎn)換、穩(wěn)壓、電池管理的集成電路。它們可以處理電源系統(tǒng)時(shí)序，為多種負(fù)載供電，并可以在過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、熱故障等情況下提供保護(hù)功能。

單個(gè) PMIC 可以管理多個(gè)外部電源，把不同的系統(tǒng)需求映射到適當(dāng)?shù)姆€(wěn)壓器輸出電壓上。它們也可以用在各種處理器、系統(tǒng)控制器以及最終應(yīng)用上，只需要更改相關(guān)寄存器設(shè)置或固件，而不需要重新設(shè)計(jì)新的集成電路（IC）。

因?yàn)楫?dāng)前的幾種趨勢(shì)，PMIC 市場(chǎng)正在飛速發(fā)展。一種趨勢(shì)是消費(fèi)者對(duì)無(wú)線(xiàn)移動(dòng)的追逐，帶來(lái)了對(duì)于小型、電池驅(qū)動(dòng)設(shè)備的大量需求，隨之則需要更多高集成度電源管理解決方案，如圖 1-7 所示。該圖顯示了 Qorvo 的PMIC 解決方案如何大幅度降低組件數(shù)量和方案的整體大小。

同時(shí)，消費(fèi)者和廠(chǎng)商對(duì)節(jié)能環(huán)保、減少碳排放類(lèi)產(chǎn)品的需求也日益增長(zhǎng)。全球的“綠色”潮流增加了對(duì)配備高效電源管理的電子產(chǎn)品的需求，讓電源管理成了一種非常重要并大受歡迎的特性。當(dāng)今的 PMIC 之所以被廣泛使用，一個(gè)重要原因是它們可以滿(mǎn)足應(yīng)用中的多種甚至全部電壓調(diào)整功能（如圖 1-8 所示）。這些多功能 PMIC 可通過(guò)固件來(lái)定制，從而適用于多種不同應(yīng)用，消除硬件電路更改的高成本。上述特性讓它們可以在不同應(yīng)用中平滑轉(zhuǎn)換，從而縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。多功能PMIC或電源模塊也就能替代各種類(lèi)型的穩(wěn)壓器。

圖 1：電源狀態(tài)轉(zhuǎn)換的控制引腳

圖 1 顯示了使用系統(tǒng)上的三個(gè)引腳在系統(tǒng)待機(jī)狀態(tài)和活動(dòng)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。這些控制引腳 CTL1、CTL2、CLTL5 始終在邏輯上接收來(lái)自處理器的信號(hào)，并將設(shè)備轉(zhuǎn)換為待機(jī)模式，從而無(wú)需使用微控制器等輔助驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)這些引腳。所有電源都必須在配置的電源正常定時(shí)器超時(shí)內(nèi)超過(guò)用戶(hù)定義的順序啟動(dòng)閾值。如果任何電源無(wú)法正常打開(kāi)，則會(huì)發(fā)生順序故障，并且所有受控電源都將關(guān)閉。當(dāng)所有耗材達(dá)到其排序閾值時(shí)，電源監(jiān)控器開(kāi)始。然后將具有用戶(hù)配置的軌順序和軌間延遲的受控電源排序保存在內(nèi)置的一次性可編程存儲(chǔ)器中。

使用 PMIC 可以節(jié)省用戶(hù)配置軟件的時(shí)間和精力，這些軟件可以在使用離散負(fù)載點(diǎn)解決方案完成時(shí)控制電源順序。通常，處理器在待機(jī)模式下需要向電源發(fā)送軟件命令以關(guān)閉電源以節(jié)省電力。命令由軟件設(shè)計(jì)者編程并加載到處理器中。當(dāng)我們使用 PMIC 時(shí)，我們不需要軟件設(shè)計(jì)人員編寫(xiě)這些命令，因?yàn)檫@些命令已經(jīng)保存在 PMIC 中，從而節(jié)省了軟件設(shè)計(jì)人員的時(shí)間。 

我們已經(jīng)研究了 PMIC 允許我們消除系統(tǒng)上冗余設(shè)備的需求并允許我們在待機(jī)模式下通過(guò)在其內(nèi)存中預(yù)編程序列來(lái)保持最大組件關(guān)閉的方式。這樣做可以讓我們在待機(jī)模式下達(dá)到盡可能低的功耗，從而減少漏電的力量！