四、电源供给电路
在数字电路设计中，工程师往往习惯于采用最简单的方式来完成电源的设计，但在对功耗要求严格的情况下，我们就必须对采用何种电压变换结构仔细考虑一番再做决定。
通常来讲，我们有以下几种进行电压转换的方式：
其中LDO本质上还是一种线性稳压，主要用于压差较小的场合。所以我们将其合并为线性稳压来谈。
对于线性稳压来说，其特点时电路结构简单，所需元件数量少，输入和输出压差可以很大，但其致命弱点就是效率低，功耗高。其效率η完全取决于输出电压大小。下图是线性稳压器LM7805的输出电流大小相对压差的曲线图。
由图中可见，压差越大，可提供的最大输出电流越小。假设采用LM7805,输入12V，输出电压为5V，压差为7V, 输出的电流为1A的情况下，我们可以计算出消费在线性稳压器上的功率为P=ΔV*IOUT=7*1=7w，效率仅为η＝5×1/(5*1+7*1)= 41.7%,由这个结果我们可以看出，有一大半功率消耗在IC本身上。
DC to DC电路的特点是效率高，升降压灵活，但缺点时电路相对复杂，干扰较大。一般常见的由Boost和Buck两种电路，前者用于升压，后者用于降压，示意图如下：
这两种电路的核心是通过MOS管的开关来控制电感和电容间的能量转换。调节MOS管栅极脉冲信号的占空比可以控制MOS管的导通和关闭，从而改变输出电压的高低。
下图是一个从12V转换到5V的DC to DC电路图，其控制IC采用国家半导体（NS）的LM2596，实际是采用Buck电路，其MOSFET和相关的控制电路位于芯片内部，其转换效率图如下：
由转换效率图可见，当输入为12v,输出为5v时，转换效率约为82％，为线性稳压器转换效率的一倍。LM2596的开关频率为固定的130KHz，如果我们提升器件的开关频率，如采用NS的LM2676时（260KHZ开关频率），在同样的应用条件下，效率可达88％以上。
从上面的论述中我们可见，在适当的情况下使用DC-DC的电压转换线路，可以有效地节约能量，降低整机功耗。
参考文献：
1、 Dynamic Power Management for Embedded System, Version 1.1 November 19, 2002, IBM& MontaVista SOFtware
2、 Low Power Design , Dec 28 2001, Mike Willey & Kris Stafford, www.embedded.com
3、 System Level Power-Performance Trade-Offs in Embedded SystEMS Using Voltage and Frequency Scaling of Off-Chip Buses and Memory, Kiran Puttaswamy, Kyu-Won Choi, Jun Cheol Park等
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