智能电源管理之路
作为电气化时代各行各业发展不可缺少的技术，电源管理技术是提高终端设备能效的主要途径。从系统层面来看，电源管理系统使设备稳定、低功耗、高性能，在节能减排的总体趋势下，电源管理芯片和模拟芯片负责系统中的转换、配电、检测等电源管理，通过电源管理系统真正反馈性能。
电源管理技术作为电气化时代各行各业发展的重要技术，是提高终端设备能效的主要途径。从系统层面来看，电源管理系统使设备稳定、低功耗、高性能，在节能减排的总体趋势下，电源管理芯片和模拟芯片负责系统中的转换、配电、检测等电源管理，通过电源管理系统真正反馈性能。
目前，在半导体、通信、传感等技术的推动下，各行各业正在经历智能转型，设备结构、技术、系统变得非常多样化，电能使用场景更加复杂，智能也成为衡量电源管理系统的核心指标。
今天，我们将讨论电源管理的智能发展趋势，并推荐适合智能电源管理系统的新部件。
智能电源管理的发展
如上所述，智能化理念已深入社会生产生活的方方面面，因此电源管理系统的智能化是大势所趋。
从性能形式上看，电源管理系统的智能化是配合控制器、处理器等核心元件分配系统电能。随着系统功能的日益复杂，各环节的功耗控制需要精确优化。同时，电源管理系统需要与核心元件通信，实时检测、分析和响应系统供电需求的变化，大大提高系统效率。
那么，电源管理系统是如何智能化的呢？这需要从电源管理系统的主要功能和组成进行分析。
#01 电源管理系统的主要功能
电源管理系统主要实现以下四种功能，分别是电池系统监测、休眠电源管理、静态电源管理和动态电源管理。
监控电池系统
监控电池系统BMS电池管理系统是一个重要的功能，主要面向新能源汽车和储能系统。这部分的智能水平主要体现在实时收集和监控单电池和整个电池系统的主要参数，并通过联网功能在系统界面上动态呈现。
休眠电源管理
休眠电源管理是系统实现低功耗所需的创新技术。这里的休眠是一个一般的描述，包括睡眠、休眠、待机、混合睡眠等状态。此时，系统仍在为核心设备供电，但电流相对较小，只保持系统工作的最小状态。休眠电源管理的智能要求电源管理系统对所有电气设备进行精细的监控和管理，并可以与系统算法合作，逐步关闭一些不需要电的功能单元。
静态电源管理
静态电源管理中有一个非常重要的概念，即静态电流（IQ），是实现系统低功耗的重要途径之一。一些先进的电源管理芯片，如线性稳压器，只提供nA静态电流等级，实现系统超低功耗。静态电源管理是在系统不接受输入信号的情况下，受输入信号时，与休眠电源管理合作。在电源管理系统中，除静态电流外的系统是最小系统。如果两者同时实现低损耗，系统可以待机时间更长。
动态电源管理
动态电源管理是在系统工作状态下优化系统功耗。由于智能系统的负载不断变化，动态电源管理的智能化体现在电源管理系统具有精细的计算、传感和通信能力，可以调整系统的工作电压和频率，从而优化系统的功耗水平。同时，智能动态电源管理还需要动态调整负载调节电路，消除尖峰电流、过压等危险因素对系统的损坏，提高系统的稳定性。
#02 电源管理系统的组成
除了我们熟悉的电源管理系统的组成IC此外，在构建智能高效的电源管理系统时，还需要放大器、线性产品、数模/模数转换器、隔离器等设备，如模拟操作放大器，在增益、缓冲、滤波、电平转换等环节发挥着重要作用。为了满足整个电源管理系统的智能发展，这些设备逐渐向动态可调方向靠拢，如数模转换器DAC，有时通过软连接算法尽可能抑制电源扰动。
电流检测放大器适用于电源管理
刚刚我们从静态、动态、休眠以及电池系统监测四个方面讲述了电源管理系统的智能化发展趋势，接下来我们就从元器件角度出发，看看贸泽电子在售的这些出色的元器件是如何助力实现智能化电源管理系统的。
我们推荐的第一个设备适用于电源管理INA191电流检测放大器来自制造商TI，您可以搜索制造商编号INA2191A3IYBJR准确地找到它。
Texas Instruments
INA191电流检测放大器
INA191是一款低功耗、电压输出、电流分流监控器，具有出色的低功耗产品特性，其低电源电压VS为1.7V-5.5V，低关断电流为100nA(最大值)低静态电流为25°C下为43μA(典型值)。该设备最多消耗65μA禁用时只消耗1000电源电流nA电流。
在介绍静态、动态、休眠电源管理的智能化发展时，我们多次提到系统电流检测和动态调，INA191在这些方面具有明显的性能优势。INA精密电流测量或闭环反馈电路常用于过流保护测量或闭环反馈电路，通过多种优化保证了电流测量的精度。INA191具有低输入偏置电流，典型值为100pA，因此，可以使用更大的电流来检测电阻器μA精确的电流测量等级。INA其他191精度优化项也包括±0.最大增长误差25%（A2-A5装置)增益漂移仅为7ppm/°C(最大值)±12μV(最大值).13μV/°C(最大值)。
这里特别指出，INA191的低偏移电压特性允许使用功率损耗较低的较小检测电阻提供精确的电流测量。这有一个额外的优点：低电阻值的并联电阻可以帮助降低电流检测电路中的功率损耗，提高终端应用的功率效率。
图1：INA191应用于高边/低边电流检测
（图源：TI）
如图1所示，INA191支持从–0.2V到 40V输入共模电压。内部拓扑，INA191共模范围不受电源电压影响（VS）在共模电压大于或小于的限制下VS可用于高边/低边电流检测应用。
我们说，智能电源管理系统需要动态可调的相关设备INA191也有体现，INA191零漂移架构的低偏移电压扩大了电流测量的动态范围，使电源管理系统能够更好地响应负载的变化。
用于便携式和电池供电的电压基准
在动态调整功耗时，智能电源管理系统将涉及电压调整和监测，电压基准在此过程中起着重要作用。以下是制造商的介绍TI的电压基准——REF34xx/REF34xx-Q1.贸泽电子上的制造商编号为REF3430QDGKRQ1。
Texas Instruments
REF34xx/REF34xx-Q1
智能电源管理系统动态调整的前提是系统精度高，精度高REF34xx/REF34xx-Q1.设备的特点优势之一。REF34xx/REF34xx-Q1器件具有±0.初始精度05%，300ppm/1，000小时优异的长期稳定性，5μVp-p/V极低的输出噪声可以通过高分辨率数据转换器在关键噪声系统中保持高信号完整性，这对于电源管理系统在复杂环境中实现高精度动态调整至关重要。
95μA小工作电流，950μA低静态电流(最大值)，让REF34xx/REF34xx-Q1.该设备在静态和动态电源管理过程中具有很大的优势。再加上其小尺寸的产品特性，可适用于便携式和电池供电。
图2：REF34xx/REF34xx-Q1设备应用简图
（图源：TI）
从图2可以看出，REF34xx/REF34xx-Q1设备及制造商TI大多数模数转换器与数模转换器兼容，如ADS1287、ADUCM360、ADS1112和ADS7828等，使电源系统设计更加灵活。
支持软启动μModule稳压器
事实上，软启动是电源管理系统的智能功能。在软启动或延迟启动之前，系统电源浪涌电流容易损坏设备，软启动可控制电流从零开始，然后逐渐增加输出电压，使变压器和输出电感正常进入工作状态，消除主变压器和输出电感的饱和效应。
以下设备是支持输出软启动的设备LTM4658降压直流/直流μModule来自制造商的稳压器ADI，贸泽电子上的制造商编号为LTM4658IV#PBF。
AnalogDevices
LTM4658降压直流/直流μModule稳压器
LTM4658基于Silent Switcher 2架构建造效率更高，占板面积更小，卓越EMI性能。LTM4658是一种高度集成的稳压器方案，包括开关控制器和电源MOSFET、电感器和所有支持元件。
图3：LTM典型的4658应用电路
（图源：ADI）
p>通过图3能够看到，该器件的典型应用电路非常简单，仅需要陶瓷输入和输出电容器，其高效率的设计可实现10A连续输出电流。LTM4658非常适用于打造智能化的电源管理系统，能够在2.25V至5.5V的输入电压范围内提供0.5V至5.5V的精确调节输出电压，采用电流模式控制，可实现快速瞬态响应，并在该模式下提供逐周期快速限流、过流保护。
此外，LTM4658还支持外部频率同步、多相操作、可选脉冲阶跃模式操作。在脉冲阶跃模式下，LTM4658能够实现比强制连续模式更高的效率。在各种工作模式下，LTM4658还具有电压跟踪功能、软启动编程和模具温度监控。
总而言之，LTM4658具有高效率、高集成和模式灵活的产品特色，兼具易用性和设计灵活性，向我们展示了，在电源管理系统智能化趋势下，元器件需要具备怎样的产品特征。
智能化让电源管理全面升华
当前，绿色节能在全球范围内都是主旋律。浪费资源和高功耗的应用方案终将节能环保的创新方案所取代，在市场竞争中取得领先优势。这样的进步离不开高度智能化的电源管理系统。
考虑到设备小型、轻薄、便携的主流形态，仅仅依靠“蛮力”提升设备效率的方法并不是智能化的电源管理系统。真正的智能化是在高功率密度、高效、稳定的前提下，能够配合智能算法动态分析和控制系统能效，让电源管理全面升华。这是一个持续优化的过程，助力系统始终保持高效节能。
硬件层面，是一颗颗性能领先的模拟器件和电源管理IC塑造了智能化电源管理系统的硬件平台。这些性能领先的器件汇集在贸泽电子平台上，等待着一个又一个创新的电源管理方案去发现它们，和广大工程师朋友们一起开启绿色节能的新时代。