系统电源电路设计

那下面我们来介绍一下

第三个部分

系统电源电路的设计

前面提到无线的PIR sensor

它是由电池供电的

并且为了最大化电池的使用寿命

我们在系统调理电路 
包括我们的无线和MCU部分

所选择的芯片功耗都非常的低

那在电源电路的设计方面

我们也需要考虑到 电池使用寿命最大化

在保证电池电量充分利用的情况下

保证系统的一个正常运行

首先我们可以看到在 这样一个系统的电缆设计里面

需要有几个关注的地方首先

电池供电的话首先需要 考虑一个防反接的设计

那常规的一个防反接的设计 都是用那种烧热电极管

那在这个设计里面 我们采用这种[听不清]更低的

P mos管去做一个防反接的设计

能够更好的去充分利用电池的电量 在电池的使用后期

在无线发射的时候

第二个 无线部分的电源跟模拟信号 
这部分的电源采用一个隔离

其实这也有很多的 方法去做为一个隔离

最好的方式是采用一种LDO的方式

专门给模拟电路包括sensor 前端的运放和比较器供电

但是这种情况下LDO会额外 的增加这种系统功耗

如果说我的使用寿命要求非常长的话

其实LDO这种方式 未必是一种最好的折中方法

那在这种系统里面我们采用一种 大常数的RC进行一个滤波

来隔离这种在无线发射的时候 造成的电池电压的波动

同时我们还需要考虑 在电池使用后期

电池的内阻快速增加

在无线发射的时候 电池电压输出很低

最后我们还需要考虑 在无线发射的时候

由于电流瞬间比较大需要一个 很大的电池提供一个瞬态的充放电

因此在图中的C21的 设计也需要充分考虑

中上整个系统电源电路的设计 是非常的关键

下面我们来具体介绍 上面几个参数如何设计

在这个之前我们可以先看一下

左边这个图 反应了电池内阻的变化

与使用容纳的一个关系

我们可以看到 在电池容量使用的后期

电池的内阻会急剧上升

第二个右边这张图显示 在无线发射的时候

系统消耗的电流 会有很大的一个瞬态尖峰

当这两者结合的时候

往往会造成电池电压的 一个急速的drop

当电池电压掉到MCU 或者运放的最低工作电压以外


那系统就不能正常工作

因此在设计的时候 需要充分考虑这些参数

来设计我们的电源电路

那这个是系统电源的电路具体组成

首先 第一个改用P mos这种电路


代替传统的[听不清]防反接设计

能够降低它的[听不清]

那sensor部分我们不去采用LDO

也就是说更大程度地 去增加系统的电池使用寿命

那我们采用RC的这种方式 进行一个电源的隔离

那C21进行计算的话 主要是根据在短时间内

无线发射的时候需要提供的电量

那具体的具体公式是在左边这个地方

那Delta Q表示在无线发射过程中

这段时间我电池需要 提供多大的瞬态电量数据

整个的一个需要释放的电池电量 可以根据上面这个图来计算

根据不同时间的 峰值电流来进行一个累加

那Vmax跟Vmin 这两个值分别表示什么呢

这个最大值表示在电池使用后期 电池最低的电压

我们取得一般是
 比如说 空载的时候是2.7V

我们一般取稍微 小一点点就是2.698V

那最低的一个电压是表示系统

正常工作的一个电压

那这里面是表示我们的sensor

它正常最低的工作电压
 比如说 它是2V

2V的话 如果说它 这边消耗1微安的电流

那这个地方 它就是2V加上电流的消耗

那就是系统最低的一个工作电压

那这里面经过计算 它是2.4V

那最低的工作电压


然后这个是电池使用后期的电池内阻

这是整个的一个时间

那这样算下来 我们需要的损殆的

[听不清]电流的电容的容值 大概是在79.5uF


那我们取一个标准值100uF

那我们还要去计算一下 这个是在无线发射的时候

这个大概时间是在6毫秒左右

那么在空余的时间 比如说在stand by的模式下

或说在这种low power 的模式下面的时候

我们这种间隔能不能 快速进行它的一个充电

那我们需要计算一下

RC这种参数是不是可以满足

那么经过计算是0.56毫秒

它是原来小于我们stand by的时间

所以这个时间是肯定可以满足 我们无线发射的这个能量

之后我们可以看一下sensor 这里隔离RC电路怎么设计

当然当我们sensor 消耗电流一定的情况下

我们R9不能够太大

如果太大的话 它的压降drop就会很高

同时我们的RC 整体的参数不宜太小

OK 所以我们整体取R9 619k欧

C22是100uF

整体电源的设计如图所示

OK 我们第三个部分就到此为止

谢谢大家

那下面我们来介绍一下

第三个部分

系统电源电路的设计

前面提到无线的PIR sensor

它是由电池供电的

并且为了最大化电池的使用寿命

我们在系统调理电路 
包括我们的无线和MCU部分

所选择的芯片功耗都非常的低

那在电源电路的设计方面

我们也需要考虑到 电池使用寿命最大化

在保证电池电量充分利用的情况下

保证系统的一个正常运行

首先我们可以看到在 这样一个系统的电缆设计里面

需要有几个关注的地方首先

电池供电的话首先需要 考虑一个防反接的设计

那常规的一个防反接的设计 都是用那种烧热电极管

那在这个设计里面 我们采用这种[听不清]更低的

P mos管去做一个防反接的设计

能够更好的去充分利用电池的电量 在电池的使用后期

在无线发射的时候

第二个 无线部分的电源跟模拟信号 
这部分的电源采用一个隔离

其实这也有很多的 方法去做为一个隔离

最好的方式是采用一种LDO的方式

专门给模拟电路包括sensor 前端的运放和比较器供电

但是这种情况下LDO会额外 的增加这种系统功耗

如果说我的使用寿命要求非常长的话

其实LDO这种方式 未必是一种最好的折中方法

那在这种系统里面我们采用一种 大常数的RC进行一个滤波

来隔离这种在无线发射的时候 造成的电池电压的波动

同时我们还需要考虑 在电池使用后期

电池的内阻快速增加

在无线发射的时候 电池电压输出很低

最后我们还需要考虑 在无线发射的时候

由于电流瞬间比较大需要一个 很大的电池提供一个瞬态的充放电

因此在图中的C21的 设计也需要充分考虑

中上整个系统电源电路的设计 是非常的关键

下面我们来具体介绍 上面几个参数如何设计

在这个之前我们可以先看一下

左边这个图 反应了电池内阻的变化

与使用容纳的一个关系

我们可以看到 在电池容量使用的后期

电池的内阻会急剧上升

第二个右边这张图显示 在无线发射的时候

系统消耗的电流 会有很大的一个瞬态尖峰

当这两者结合的时候

往往会造成电池电压的 一个急速的drop

当电池电压掉到MCU 或者运放的最低工作电压以外


那系统就不能正常工作

因此在设计的时候 需要充分考虑这些参数

来设计我们的电源电路

那这个是系统电源的电路具体组成

首先 第一个改用P mos这种电路


代替传统的[听不清]防反接设计

能够降低它的[听不清]

那sensor部分我们不去采用LDO

也就是说更大程度地 去增加系统的电池使用寿命

那我们采用RC的这种方式 进行一个电源的隔离

那C21进行计算的话 主要是根据在短时间内

无线发射的时候需要提供的电量

那具体的具体公式是在左边这个地方

那Delta Q表示在无线发射过程中

这段时间我电池需要 提供多大的瞬态电量数据

整个的一个需要释放的电池电量 可以根据上面这个图来计算

根据不同时间的 峰值电流来进行一个累加

那Vmax跟Vmin 这两个值分别表示什么呢

这个最大值表示在电池使用后期 电池最低的电压

我们取得一般是
 比如说 空载的时候是2.7V

我们一般取稍微 小一点点就是2.698V

那最低的一个电压是表示系统

正常工作的一个电压

那这里面是表示我们的sensor

它正常最低的工作电压
 比如说 它是2V

2V的话 如果说它 这边消耗1微安的电流

那这个地方 它就是2V加上电流的消耗

那就是系统最低的一个工作电压

那这里面经过计算 它是2.4V

那最低的工作电压


然后这个是电池使用后期的电池内阻

这是整个的一个时间

那这样算下来 我们需要的损殆的

[听不清]电流的电容的容值 大概是在79.5uF


那我们取一个标准值100uF

那我们还要去计算一下 这个是在无线发射的时候

这个大概时间是在6毫秒左右

那么在空余的时间 比如说在stand by的模式下

或说在这种low power 的模式下面的时候

我们这种间隔能不能 快速进行它的一个充电

那我们需要计算一下

RC这种参数是不是可以满足

那么经过计算是0.56毫秒

它是原来小于我们stand by的时间

所以这个时间是肯定可以满足 我们无线发射的这个能量

之后我们可以看一下sensor 这里隔离RC电路怎么设计

当然当我们sensor 消耗电流一定的情况下

我们R9不能够太大

如果太大的话 它的压降drop就会很高

同时我们的RC 整体的参数不宜太小

OK 所以我们整体取R9 619k欧

C22是100uF

整体电源的设计如图所示

OK 我们第三个部分就到此为止

谢谢大家