嵌入式洪水预警系统电源管理策略实战 - 课程目录

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📖 目录 30 讲

01

电源管理概述

洪水预警系统为什么需要电源管理？系统功耗模型与电池寿命的关系。

02

核心器件选型

低功耗MCU（STM32L系列）与FPGA（Artix-7 12T）的功耗对比与选型策略。

03

电源树设计

从电池到各电压域（3.3V、1.8V、1.0V）的电源树拓扑结构。

04

DC-DC转换器选型

高效Buck转换器（如TPS62130）的参数计算与选型。

05

LDO应用场景

低噪声LDO（如TPS7A47）为模拟传感器供电的设计要点。

06

电池管理芯片

BQ系列电量计与充电管理芯片的I2C配置与状态读取。

07

电源监控电路

电压检测与欠压锁定（UVLO）电路设计。

08

上电时序控制

FPGA与MCU的上电时序要求及实现方案。

09

功耗估算方法

基于工作模式的系统平均功耗计算（Active/Sleep/Deep Sleep）。

10

动态电压调节（DVS）

通过PMBus或I2C调节FPGA核心电压降低功耗。

11

时钟门控技术

FPGA内部时钟使能控制与动态时钟切换。

12

电源门控技术

使用负载开关（如TPS22918）切断空闲模块电源。

13

MCU低功耗模式

STM32L4的Stop模式与Standby模式配置与唤醒。

14

FPGA低功耗模式

Artix-7的休眠模式与配置保持。

15

传感器电源管理

水位传感器与雨量传感器的间歇供电策略。

16

无线模块电源控制

NB-IoT/LoRa模块的发射功率调节与休眠唤醒。

17

太阳能充电管理

MPPT算法在嵌入式系统中的应用与实现。

18

超级电容后备电源

在断电时维持系统运行的关键电路设计。

19

电源完整性设计

去耦电容布局与PDN阻抗优化。

20

热管理策略

功率器件散热计算与PCB热设计。

21

固件电源策略

基于RTOS的任务调度与电源状态机设计。

22

硬件电源状态机

用状态图描述系统从启动到休眠的完整流程。

23

电源测量与调试

使用精密万用表与示波器测量系统功耗。

24

功耗优化案例分析

某洪水预警站从12天续航提升到45天的实战记录。

25

电池选型与寿命预测

锂电池容量、循环寿命与温度特性。

26

电源保护电路

过流、过压、反接保护设计。

27

EMI抑制

开关电源的EMI滤波与布局技巧。

28

远程电源管理

通过云端指令远程复位或关闭系统。

29

可靠性测试

电源部分的加速老化测试与故障注入。

30

综合项目实战

设计一个完整的洪水预警节点电源系统（含原理图与PCB布局要点）。