4、电源域划分：独立电源域设计、负载开关应用、分区供电与唤醒机制
电源域划分这件事，说白了就是「把不该通电的模块关掉」。我刚开始做售货机项目时，总觉得整机供电最省事，结果电池撑不过三天。后来才明白，一个系统里真正需要一直工作的，可能只有RTC和唤醒检测电路。
你想想看，售货机大部分时间都在待机。用户投币或者扫码之前，主控、屏幕、电机驱动这些模块根本没必要通电。所以电源域划分的核心思路就是：把系统拆成几个独立的供电区域，按需供电。
4.1 独立电源域设计
我习惯把售货机的电源域分成三类：
- 常电域（Always-on Domain）：RTC、唤醒检测电路、部分GPIO。这部分功耗必须控制在微安级。
- 待机域（Standby Domain）：主控MCU的低功耗模式、通信模块的休眠状态。功耗在毫安级。
- 工作域（Active Domain）：屏幕、电机、支付模块、4G模块。功耗可能到安培级。
我在一个项目中遇到过这样的坑：把WiFi模块和RTC放在同一个电源域里。结果WiFi模块工作时，RTC的供电纹波太大，导致时钟跑偏。后来我强制要求：常电域必须独立LDO供电，纹波控制在10mV以内。
关键设计原则：
- 常电域与工作域之间必须加隔离（负载开关或二极管）
- 每个电源域的地要单独走线，最后单点接地
- 域间信号必须加电平转换或限流电阻
4.2 负载开关应用
负载开关这东西，看着简单，用起来门道不少。说白了就是一个MOS管加一个控制逻辑。但我见过太多人把它当普通开关用，结果翻车了。
举个例子，我曾经帮一个团队排查问题：他们的售货机屏幕在唤醒时偶尔闪一下。查了半天，发现是负载开关的启动电流不够。屏幕的电容负载太大，开关一开，电压瞬间被拉低，MCU也跟着复位了。
选型时我建议关注三个参数：
| 参数 | 说明 | 我的经验值 |
|---|---|---|
| 导通电阻（Rds(on)） | 越小越好，但要注意成本 | 小于50mΩ |
| 启动电流限制 | 必须大于负载的浪涌电流 | 2倍额定电流 |
| 关断漏电流 | 常电域必须极低 | 小于1μA |
我的小技巧：在负载开关的输出端加一个100μF的电解电容，可以有效抑制启动时的电压跌落。但注意电容的漏电流不能太大，否则待机功耗会超标。
4.3 分区供电与唤醒机制
分区供电，说白了就是「谁干活谁通电」。我设计过一个方案，把售货机分成四个供电区：
- 区A（常电）：RTC + 唤醒检测
- 区B（待机）：MCU + 传感器
- 区C（工作）：屏幕 + 支付模块
- 区D（大功率）：电机 + 制冷
唤醒机制我一般用两种方式：
- 硬件唤醒：通过外部中断（比如投币检测、人体红外）直接唤醒MCU。这种方式延迟最低，我习惯用下降沿触发。
- 定时唤醒：RTC定时唤醒MCU，用于巡检、上报心跳等。我一般设成30秒一次，功耗和实时性平衡得比较好。
这里有个坑：我曾经把唤醒检测电路和MCU放在同一个电源域里。结果MCU休眠时，唤醒电路也跟着断电了。嗯，这显然不行。所以唤醒检测电路必须放在常电域，而且它的输出要能直接唤醒MCU。
注意：唤醒信号必须做去抖处理。我遇到过因为按键抖动导致系统反复唤醒，电池一天就耗光了。硬件上加一个RC滤波，软件上再做个10ms的去抖，基本能解决。
最后说一个我自己的习惯：每个电源域都留一个测试点。调试时用万用表测一下电压，就能快速判断哪个域没正常工作。这个习惯帮我省了不少排查时间。
好了，电源域划分这块，核心就是「该断则断，该通则通」。下一章我们聊聊具体的功耗测量方法，到时候拿实际数据说话。