提出了一种无片外电容、快速瞬态响应、宽输入电压范围的低压差线性稳压器(LDO)。该电路基于翻转电压跟随器(FVF)结构, 不需额外增加辅助电路, 仅使用两个电容作为检测模块, 以动态调整瞬态响应, 能够弥补传统LDO集成度低、面积大、功耗高、瞬态响应差的不足。电路基于TSMC 180 nm CMOS工艺。仿真结果表明, 该LDO的压差为200 mV, 静态电流为36 μA, 输入电压范围为2~4 V, 低频时PSRR为-59 dB。在30 pF负载电容、0~10 mA负载电流、150 ns阶跃时间条件下, 产生的上冲电压为50 mV, 下冲电压为66 mV, 瞬态电压恢复时间为300 ns。

采用高压0.6 μm CMOS工艺,设计了一种可以同时对压电、光电进行高效收集的多源能量收集电源管理芯片。该收集芯片由光电接口电路、压电接口电路和DC-DC电路等单元构成。光电接口电路中采用全局最大功率追踪电路,减少了阴影对太阳能板收集光能的影响,提高了最大功率追踪效率。DC-DC电路中,采用导通时间可调、频率可调的控制模式,在更宽的输入功率范围内实现更高效率的同时保持输出端较小的电压纹波。仿真结果表明,该收集芯片的整体平均动态电流为7.6 μA,能量转换效率最高为91.2%。版图尺寸为9 623 μm×3 655 μm。

设计了一种适用于环境振动能量俘获系统的高效率电源管理电路。电路采用了最大功率点跟踪(MPPT)技术,以解决环境振动能量不稳定和经换能器换能后的输出功率负载依赖性强的问题。针对MPPT工作过程中电压调整阶段功率损耗过大的问题,提出了高频开关控制的类Buck结构拓扑,以减小电压调整阶段的开关损耗,进一步提高了系统效率,并可实现预稳压,为后级电源管理电路减轻负担。电路采用0.18 μm CMOS工艺设计,仿真结果表明,随着振动环境及负载的变化,最大功率点跟踪效率始终维持在98.55%~99.45%,系统效率提高至94.2%。

为适应当前装备更新换代, 更好发挥作战效能, 从雷达应用的角度研究了空战中有源干扰条件下的功率管理措施。以实训数据为基础, 采用数值模拟方法, 分析机载雷达功率管理对电子战侦收的影响, 得出雷达“隐身”距离、雷达最大探测距离以及电子战最大侦收距离三者之间呈等比关系。在此基础上对比分析了雷达“隐身”距离与“烧穿”距离之间的关系, 得出本机雷达具备明显信号隐身优势时应尽早采取功率控制措施, 在均势状态下慎用甚至不用功率管理, 以避免雷达同干扰对抗过程中丧失能量优势, 导致抗干扰能力显著降低。研究结果为机载雷达使用提供一定的参考依据。

针对综合化、模块化机载核心处理平台的技术需求，构建了一种电源管理系统。该系统基于并联余度供电模式，采用分布式电源架构，设计了功率转换单元、电源开关阵列及智能控制单元，集成了智能管理软件及通讯协议，采用了过流保护、独立上下电控制、电流电压及温度采集、交互式通讯控制、均流等技术，完成了电源管理系统的智能管理、状态监测管理、故障记录及余度均流等内容，提高了电源管理系统的数字化、智能化水平。该系统安全可靠、工作稳定，并经过多次工程应用验证。

针对嵌入式系统的多任务环境, 提出了混合模型功耗管理算法, 用于对服从一般分布的系统进行建模。首先, 介绍了现有的动态功耗管理策略算法, 阐述了算法需要改进的原因。然后, 使用重标极差法(Rescaled Range Analysis, R/S)对非平稳服务请求下的时间序列进行长距离相关性分析; 根据不同的分析结果选择相应的最大概率策略, 即基于电池剩余电量的超时策略、模糊非标准PID策略和半Markov随机策略。最后, 给出了策略参数的确定方法并通过实验的方法对本文提出的策略进行分析。实验结果表明, 本文策略弥补 了常规动态电源管理策略的不足, 具有更广泛的适应性; 在性能损失10%的条件下, 系统平均功耗减少了37%, 命中率大于60%, 更稳定、有效地降低了功耗, 有利于在嵌入式系统中应用。

测取射孔瞬间的动态参数对评价射孔过程具有十分重要的意义，是研究、勘测油田不可缺少的技术。为获得射孔过程中井下的动态压力数据，研制了一种油井测压器。该测压器采用存储测试技术，实时记录射孔及压裂时井下环空压力的变化。测试系统依靠自带电源来保证整个测试过程供电，由于测试系统受到体积的限制，电池体积和容量也较小。针对实测环境对石油井下测试系统进行了低功耗设计，其总体功耗计算和实测结果表明，该测试系统满足井下压力测试方法的要求，从而验证了低功耗设计的有效性。