高效率RFID手持机电源设计

　　摘要： 针对锂电池供电的Radio Frequency IDentification（ RFID） 手持机对电源高效率的要求和微处理器对电源低纹波的要求，提出了一种电源设计方案。简要介绍了各种电源芯片的特点和手持设备电源芯片选型需要注意的问题，重点阐述了电源方案选择、芯片选型和电路的设计。采用DC － DC 稳压器可以达到较高的效率，在DC-DC 稳压器的后边加LowDropOut regulator（ LDO） 可以有效地抑制纹波。测试结果表明，该电源的效率在83 %以上，为处理器供电的电源波动在±2 %以内，其他电源的波动在± 3 %以内。

　　0 引言

　　RFID 手持机在交通运输、门禁、物流、考勤、货物管理、身份识别等方面有着十分广泛的应用。RFID 手持设备对电源的效率、使用寿命、可靠性、体积、成本等方面有较高的要求。因此，设计一个稳定性好、效率高、杂散小的电源对于RFID 手持机有着十分重要的意义。

　　1 RFID 手持机硬件结构

　　在基于嵌入式系统的RFID 手持机系统设计中，以微处理器LPC2142 为主控制器，根据系统的需求外扩了SRAM、Flash、SD 卡、键盘、LCD 显示、声响提示进行数据处理、数据存储、人机交互以及出错报警提示，通过USB 接口可以与主机进行数据通信，背光模块可以为LCD 和键盘提供背光，电压检测模块通过核心处理器的A/D 转换器进行电池电压的检测，从而间接检测出电池的剩余电量，RF 模块能够进行读写器与标签之间射频信号的收发，通过JTAG 接口可以进行程序的调试与下载。电源部分可以为系统中需要电源的各个模块提供电源，这是本文设计的重点内容。系统硬件结构框图如图1 所示。

图1 系统硬件框图

　　2 需求电源的指标

　　经设计并计算，该系统需要两种电压的电源，一路是3. 3 V 的，为键盘、LCD 复位电路、所外扩的存储器、RF 模块供电； 另一路是5 V 的，为系统的声响提示电路以及键盘和LCD 的背光电路提供电源。为方便携带，系统采用电池供电，欲达到性能指标如下：

　　（ 1） 电源转化效率≥80 %;

　　（ 2） 输出电流要求： 3. 3 V 输出电流500 mA; 5 V输出电流300 mA;

　　（ 3） 两路电源电压的波动均控制在± 5 %以内；

　　（ 4） 可以通过USB 输入对电池进行充电。

　　3 各种电源芯片的特点及选型注意事项

　　3. 1 各种电源芯片特点比较

　　表1 是4 种电源芯片的比较。

表1 4 种电源芯片的比较

　　注： LDO 为Low DropOut 的缩写，即低压差线性稳压器。