单片计算机电源设计技术

系统电源设计是单片机应用系统设计中的一项极其重要的工作，它对整个单片机系统是否正常运行起着至关重要的作用。电源设计时应该同时考虑功率、电平及抗干扰等问题，电源功率必须能满足全系统的需要。单片机系统的绝大多数器件以脉冲方式工作，对较小的系统，功率消耗的脉冲特性更为突出，而较大的系统由于器件功耗的分散性，使得系统整体的功率消耗比较平稳。因此，单片机系统的电源必须有足够的耐冲击性，这就要求电源设计时留有充分的余量，一般大系统按实际功率消耗的1.5倍～2倍设计，小系统按实际功率消耗的2倍～3倍设计。

电平设计指的是直流电压幅度和电源在最不利（满载）情况下的纹波电压峰峰值设计。这两项指标都关系到单片机系统能否实现正常运行。因此，必须按系统中对电平要求最高的器件条件进行设计。

各种形式的干扰一般都是以脉冲的形式进入单片机的，干扰窜入单片机系统的渠道主要有3条：空间干扰（场干扰），通过电磁波辐射窜入系统；过程通道干扰，通过与主机相连的前向通道、后向通道及其它与主机相互连接的通道进入；供电系统干扰，通过供电线路窜入。对于上述3种干扰必须采用行之有效的措施和具体电路加以消除，确保单片机系统正常运行和工作。

4分布式电源设计技术

分布式电源设计技术是单片机应用系统和现代电子电路系统中最常使用的一种电源技术。所谓分布式电源是指单片机系统中不同部件的电源相对独立，必要时还可采用完全电隔离技术。分布式电源使电源功率分散，这对降低电源成本、提高电源效率、减少纹波系数、提高电源稳定度都有利。

分布式供电电源系统的设计应遵循“三分离”原则：系统中大功率部分和小功率部分分离，高频部分和低频部分分离，精密电路和一般电路分离。

图2是集中供电和分布式供电的电源连接示意图，其中图2（a）是集中供电方式，图2（b）是分布式供电，电路1～电路4是同一系统中的4个部分。图(a)中4个部分共用1个电源，而图（b）中4个电路用了3个电源，其中Vcc1和Vcc3由系统电源提供，Vcc2是系统电源之外的单独电源。

5便携式和节能要求高的电源设计

单片机系统的一大特点是自身耗能低，因此被广泛地用于便携式电子设备中。便携系统对电源的要求与其他系统不同之处在于：

（1）要求在允许的有效使用期间内输出电压、电流均能满足系统正常工作的要求。

（2）电源种类越少越好。

（3）更换容易或有充电功能。

解决这些问题是便携式单片机系统电源设计的主要任务。在实际设计系统电源时可采取以下措施保证系统电源正常工作：

（1）合理选择系统电路，尽量降低系统功耗。

这是一个十分重要又不易引起注意的问题。一般地说，人们设计单片机应用系统时最容易忽视的一个问题就是功率损耗设计。对一般系统来说这并不算大问题，但对大系统、特大系统（例如千门以上的程控交换机、大型建筑的保安控制系统）以及便携式单片机系统来说，能耗就是一个大问题。因此在这种系统的设计中要始终考虑功率消耗问题，设计中也应把功率消耗作为具体指标，特别是便携式单片机系统，功率消耗对设计能否达到指标有着决定性的意义。

（2）采用高能电池和低耗高效的高性能稳压电路。

当系统功率消耗的指标确定之后，系统电源的指标（确切地说是系统电池的安时数）也就确定了。对便携式单片机系统有时是采用与此相反的做法，先确定电池，再根据电池的安时数设计系统电路。因此，选择高能电池是系统电源设计的基本指标。目前多用镉镍电池或高能碱性电池作为便携式单片机系统的电源。

为确保系统在规定的时间内电源电压能满足使用要求，除要求系统集成电路芯片能适应一定的电压变化范围外，一般还要求电源采取一定的稳压措施，并有电源监视报警电路。

（3）选择电源要求一致的芯片组成系统，以减少系统电源种类。