2019嵌入式系统与技术会议：嵌入式设计的理想电源解决方案

    事实上，对任何设计来说都很难会有一个“理想的”电源解决方案。有太多的权衡需要考虑，从基础的SWaP（大小、重量和功率）到高度、效率、热量、规范、可靠性和成本。而这些还只是评估一个解决方案的最直接的技术参数，并没有包括从多渠道（即技术和成本影响以及供应连续性）到保修考虑在内的许多次要考虑事项。鉴于所有这些，我们要怎么开始考虑什么是特定设计的理想解决方案呢？

       也许从能源利用率的角度上来看会是一个更好的思考方法。毕竟功率只是一个瞬时值，而利用率是通过在电源负荷曲线下进行积分得到的（负荷比效率曲线，如下图图1所示）。重要的是要注意电源额定效率被错误描述的频率。我们可以将电源效率比作成一个纯粹通过营销/销售活动而得到的值，因为它很少与性能和确定系统设计需求有关。但是在某些无线的物联网（IoT）装置中，这直接关系到电池寿命。你平时多久会为了建立一个系统而做一次快速的，写在餐巾纸上的算数来计算电池寿命，并发现最后的实际情况仅为计算值的50-80%？负载为完全静态的这种情况是很少见的，即在效率曲线上的单点连续运行。而更少见的情况是，静载荷恰好位于载荷曲线的峰值。

图1：电源负荷效率比曲线

Now we go on to Figure 2 (below) in which the efficiency curves of two arbitrary power supplies are shown. Upon quick examination, would you assume SUPPLY A or SUPPLY B is the more efficient supply? Most people say SUPPLY B as it shows a peak efficiency >1 % beyond that of SUPPLY A. 

       我们现在看图2（下图），其中显示了两个任意电源的效率曲线。快速扫过之后，你认为哪个电源效率更高？电源A还是电源B？大多数人会认为电源B效率更高，因为它的效率峰值比电源A的效率峰值高了大约1%。

图2：两个电源的负荷效率比曲线

       而实际上，答案应该是不确定的，更重要的是，它取决于负载在效率曲线上的运行位置。现在让我们看看相同的曲线，但是图3（下图）中蓝色阴影区域突出显示了两个不同的使用区域。两个阴影区域都覆盖了25%的负荷增长范围，但在负载曲线的不同区域。大家都可以清楚看出在两个不同区域（或负荷范围），如果这是适用于您的应用程序的适当负荷范围，都存在着一个明显胜出的电源选项。然而每种情况都不同。从此得到的关键信息是，当设计您的系统、进行电源预算计算、选择解决方案以确定关键电池寿命、评估效率曲线时才是最重要的。实际应用中应该是一个比效率峰值更明显集中的区域。就像前面提到的一样，如果仅仅是看曲线上的峰值，就如同白皮书中的烟雾弹和写照，但在系统设计中几乎没有实际价值。

图3：两个电源的负荷效率比曲线（高亮了25%的负荷利用区域）

       在选择最佳嵌入式系统设计的电源解决方案时，我们几乎没有涉及到任何包含设计准则和实用权衡的层面。有其他许多常见的经验法则类型的设计权衡（即，增加开关频率往往会收缩滤波器部件以至于整体、面积通常会为了外形牺牲、磁性会驱动整体解决方案的大小/重量等）。大家可以在2019年6月25日星期二的在加利福尼亚州圣何塞市举行的嵌入式技术会议（https://www.embeddedtechconf.com/）上，查看到关于这一点和许多相关主题的更多信息。