高效率RFID手持機電源設計

　　摘要： 針對鋰電池供電的Radio Frequency IDentification（ RFID） 手持機對電源高效率的要求和微處理器對電源低紋波的要求，提出了一種電源設計方案。簡要介紹了各種電源芯片的特點和手持設備電源芯片選型需要注意的問題，重點闡述了電源方案選擇、芯片選型和電路的設計。采用DC － DC 穩(wěn)壓器可以達到較高的效率，在DC-DC 穩(wěn)壓器的后邊加LowDropOut regulator（ LDO） 可以有效地抑制紋波。測試結(jié)果表明，該電源的效率在83 %以上，為處理器供電的電源波動在±2 %以內(nèi)，其他電源的波動在± 3 %以內(nèi)。

　　0 引言

　　RFID 手持機在交通運輸、門禁、物流、考勤、貨物管理、身份識別等方面有著十分廣泛的應用。RFID 手持設備對電源的效率、使用壽命、可靠性、體積、成本等方面有較高的要求。因此，設計一個穩(wěn)定性好、效率高、雜散小的電源對于RFID 手持機有著十分重要的意義。

　　1 RFID 手持機硬件結(jié)構(gòu)

　　在基于嵌入式系統(tǒng)的RFID 手持機系統(tǒng)設計中，以微處理器LPC2142 為主控制器，根據(jù)系統(tǒng)的需求外擴了SRAM、Flash、SD 卡、鍵盤、LCD 顯示、聲響提示進行數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、人機交互以及出錯報警提示，通過USB 接口可以與主機進行數(shù)據(jù)通信，背光模塊可以為LCD 和鍵盤提供背光，電壓檢測模塊通過核心處理器的A/D 轉(zhuǎn)換器進行電池電壓的檢測，從而間接檢測出電池的剩余電量，RF 模塊能夠進行讀寫器與標簽之間射頻信號的收發(fā)，通過JTAG 接口可以進行程序的調(diào)試與下載。電源部分可以為系統(tǒng)中需要電源的各個模塊提供電源，這是本文設計的重點內(nèi)容。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)硬件框圖

　　2 需求電源的指標

　　經(jīng)設計并計算，該系統(tǒng)需要兩種電壓的電源，一路是3. 3 V 的，為鍵盤、LCD 復位電路、所外擴的存儲器、RF 模塊供電； 另一路是5 V 的，為系統(tǒng)的聲響提示電路以及鍵盤和LCD 的背光電路提供電源。為方便攜帶，系統(tǒng)采用電池供電，欲達到性能指標如下：

　　（ 1） 電源轉(zhuǎn)化效率≥80 %;

　　（ 2） 輸出電流要求： 3. 3 V 輸出電流500 mA; 5 V輸出電流300 mA;

　　（ 3） 兩路電源電壓的波動均控制在± 5 %以內(nèi)；

　　（ 4） 可以通過USB 輸入對電池進行充電。

　　3 各種電源芯片的特點及選型注意事項

　　3. 1 各種電源芯片特點比較

　　表1 是4 種電源芯片的比較。

表1 4 種電源芯片的比較

　　注： LDO 為Low DropOut 的縮寫，即低壓差線性穩(wěn)壓器。