当家庭服务机器人需要在夜间持续巡逻,或在待机状态下随时响应指令时,其核心电路板(PCB)的整体功耗便成为决定用户体验的关键。高功耗不仅意味着频繁充电,更可能因散热风扇噪音而打破家居宁静。
动态电压频率调节(DVFS)是一个经典策略。在PCB布局上,这意味着为AI处理器规划独立的、响应迅速的电源域。当机器人执行路径规划等复杂任务时,电源管理IC可快速提升供电电压与频率;一旦进入语音待机或环境监测模式,系统则自动降压降频,使整机功耗从峰值的数瓦降至毫瓦级别。
同时,电源域的分区管理至关重要。我们将MCU、传感器阵列、无线通信模块划分至不同电源域,通过精密的使能信号控制其独立启停。例如,在纯音频监听模式下,视觉处理单元可完全断电,避免无谓的漏电流消耗。
在LDO与DC-DC的选择与布局上,我们倾向于在主干供电使用高效率的DC-DC转换器,以减少热损耗;而在对噪声敏感的模拟传感器或时钟源部分,则采用LDO进行二次稳压,确保信号纯净。两者在PCB上的位置、去耦电容的配置都需精心设计,以平衡效率与稳定性。
此外,嵌入式被动元件和3D堆叠的供电网络(PDN)正逐步应用。将电阻、电容埋入PCB内层,不仅能节省表面积,缩短供电路径,还能有效降低PDN阻抗,提升瞬态响应能力,让电压调节更为平滑高效。
我是捷多邦的老张,如果你也在为智能硬件的能效问题寻找方案,欢迎关注交流
the end