引言

　　綠色、環(huán)保、高效、節(jié)能，已成為當代電子系統(tǒng)發(fā)展的主流和趨勢。在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)處理速度越來越快，數(shù)據(jù)流量和存儲空間越來越大，系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性越來越高，而電子設備體積不斷減小，集成度不斷增高，功耗不斷降低。特別是現(xiàn)代手持便攜設備和遠程控制設備不僅要求電子系統(tǒng)集成度高、體積小，而且要求整個系統(tǒng)功耗低，電池在相同體積和功耗下待機時間更長。電子設備外形變得越來越簡單，終端產品變得更加小巧，集成電路生產商需要設計出更加緊湊小巧的封裝。由于系統(tǒng)內處理器、存儲器及其他集成電路數(shù)量不斷增加，產生更多熱量，使熱管理在系統(tǒng)設計中變得非常重要。這些因素給集成電路生產商和電子設計工程師帶來了更多挑戰(zhàn)。

　　1電源技術的發(fā)展趨勢和種類

　　1．1電源技術的發(fā)展趨勢

　　現(xiàn)代電源起始于20世紀50年代末60年代初的硅整流技術，其發(fā)展先后經歷了整流時代、逆變時代和變頻時代，推動了電源技術在許多新興領域的應用。20世紀80年代末期和90年代初期發(fā)展起來的以功率MOSFET和IGBT為代表的集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器件，表明傳統(tǒng)電源技術已經進入現(xiàn)代電源技術的新興時代。

　　現(xiàn)代電源技術的發(fā)展趨勢：

　?、倬G色化、小型化。低功耗、低污染、低電流、高效率、高集成已成為現(xiàn)代電源技術的主流，電源技術的發(fā)展同時也依賴于電子元器件和集成電路的發(fā)展。

　?、谀K化、智能化。電源技術模塊化包括功率單元模塊化和輸出單元模塊化。新型開關電源將其功率開關管和各種輸出保護模塊集成在一起，使開關電源的體積進一步縮小。輸出穩(wěn)壓電路模塊化，使電源在實際應用中更加靈活、方便、智能。

　?、蹟?shù)字化、多元化。隨著數(shù)字技術的發(fā)展和成熟，現(xiàn)代電源更多地向數(shù)字化方向發(fā)展。采用數(shù)字技術可減小電源高頻諧波干擾和非線性失真，同時便于CPU數(shù)字化控制。

　　現(xiàn)代電源具備良好的EMC特性，自身產生的高頻諧波功率逐漸減小，降低了對環(huán)境的“污染”，同時增強了電源本身抗干擾性能。

　　1．2電源種類

　　按輸入一輸出狀態(tài)分類：AC-AC、AC—DC、DC—AC、DC—DC。

　　按工作狀態(tài)分類：線性電源、開關電源、二極管穩(wěn)壓電源。

　　按同負載連接穩(wěn)壓方式分類：串聯(lián)型穩(wěn)壓電源、并聯(lián)型穩(wěn)壓電源。

　　按輸出電壓調整方式分類：固定輸出電源、可調電源。隨著電源技術的發(fā)展，電源分類和界定越來越模糊。例如，LA76810電視接收機集成音頻功放AN5265采用9V直流供電，而電視接收機并不是采用9V直流直接輸出或穩(wěn)壓塊7809輸出，而是采用7812輸出后由9V穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓并給集成電路供電。

　　對于固定電源與可調電源，78系列和79系列是電子工程師常用的固定電壓穩(wěn)壓輸出集成電路，317和337是常用可調電壓輸出集成電路。而現(xiàn)在1085可以是3．3V輸出，也可以是1．7V輸出，只需改變集成電路外圍電阻。

　　開關電源以其體積小、效率高、環(huán)路PWM控制、輸出短路和過載保護等特性已占領了電源市場，線性電源已經完成了使命，逐步退出歷史舞臺。

　　2低功耗管理策略

　　隨著IT技術發(fā)展，電子信息行業(yè)從模擬時代過渡到數(shù)字時代，從分離晶體管時代過渡到集成電路時代，從純硬件電路過渡到軟硬件相結合、操作系統(tǒng)可裁減的嵌入式系統(tǒng)。數(shù)字技術高速發(fā)展，對電子系統(tǒng)低能耗要求越來越高，電子工程師想出各種解決方法和策略。

　　(1)OPU低功耗電源策略

　　現(xiàn)代CPU為降低系統(tǒng)功耗，無論在軟件上還是硬件上都支持電源低功耗管理模塊APM(AdvancedPowerManagement)、高級配置和電源接口ACPI(AdvancedConfigurationandPowerInterface)，對多個電源轉換模塊和外部元件通過數(shù)字內核和內部通信接口進行控制，以提供更高的系統(tǒng)性能、可靠性以及更低的功耗；對APM和ACPI進行創(chuàng)新和運用，并引入CPU系統(tǒng)內核和I／O中，特別是嵌入式系統(tǒng)和FPGA系統(tǒng)。

　　例如，F(xiàn)PGA系統(tǒng)電源功耗一般取決于以下因素：內部資源使用頻率、工作時鐘頻率、輸出變化頻率、布線密度、I／O電壓等。不同應用電源實際功耗相差非常大，根據(jù)采用FPGA系列不同、內核和I／O供電電壓不同，可能是3．3V、2．5V、1．8V和1．5V。

　　(2)靜態(tài)與動態(tài)電源低功耗策略

　　靜態(tài)電源策略是指系統(tǒng)在初始化過程中的電源低功耗管理技術，其功能和管理模式隨系統(tǒng)初始化確定。動態(tài)電源策略是指CPU運行過程中的低功耗技術。調整程序運行頻率，當系統(tǒng)忙時提高CPU運行速度，系統(tǒng)空閑時使CPU處于睡眠狀態(tài)；降低I／O口的平均電流和電壓，在電流和壓電不變時降低供電時間，從而降低系統(tǒng)功耗。

　　靜態(tài)電源管理策略在初始化過程中確定，在實際應用中局限性很大；而動態(tài)電源管理技術是在程序運行過程中動態(tài)控制整個系統(tǒng)能耗，并采用各種措施降低功耗，應用更加廣泛。