2025年嵌入式系統(tǒng)設(shè)計師考試嵌入式系統(tǒng)電源管理技術(shù)試卷

2025年嵌入式系統(tǒng)設(shè)計師考試嵌入式系統(tǒng)電源管理技術(shù)試卷考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列關(guān)于嵌入式系統(tǒng)電源管理技術(shù)的說法，錯誤的是：A.電源管理技術(shù)可以提高嵌入式系統(tǒng)的能源效率。B.電源管理技術(shù)可以延長嵌入式系統(tǒng)的使用壽命。C.電源管理技術(shù)可以降低嵌入式系統(tǒng)的功耗。D.電源管理技術(shù)不能提高嵌入式系統(tǒng)的性能。2.下列關(guān)于電源管理模式的說法，正確的是：A.關(guān)斷模式（OFF）是嵌入式系統(tǒng)功耗最低的模式。B.停止模式（STANDBY）是嵌入式系統(tǒng)功耗最高的模式。C.停止模式（STANDBY）的功耗低于睡眠模式（SLEEP）。D.停止模式（STANDBY）的功耗高于睡眠模式（SLEEP）。3.下列關(guān)于電池管理的說法，錯誤的是：A.電池管理是嵌入式系統(tǒng)電源管理的一個重要組成部分。B.電池管理可以延長電池的使用壽命。C.電池管理可以優(yōu)化電池的充放電過程。D.電池管理可以降低電池的充電速度。4.下列關(guān)于電源轉(zhuǎn)換技術(shù)的說法，正確的是：A.電源轉(zhuǎn)換技術(shù)是將一種形式的電源轉(zhuǎn)換為另一種形式的電源。B.電源轉(zhuǎn)換技術(shù)可以提高嵌入式系統(tǒng)的能源效率。C.電源轉(zhuǎn)換技術(shù)可以降低嵌入式系統(tǒng)的功耗。D.電源轉(zhuǎn)換技術(shù)不能提高嵌入式系統(tǒng)的性能。5.下列關(guān)于DC-DC轉(zhuǎn)換器的說法，錯誤的是：A.DC-DC轉(zhuǎn)換器可以將直流電源轉(zhuǎn)換為直流電源。B.DC-DC轉(zhuǎn)換器可以提高嵌入式系統(tǒng)的能源效率。C.DC-DC轉(zhuǎn)換器可以降低嵌入式系統(tǒng)的功耗。D.DC-DC轉(zhuǎn)換器不能提高嵌入式系統(tǒng)的性能。6.下列關(guān)于線性穩(wěn)壓器的說法，正確的是：A.線性穩(wěn)壓器可以將直流電源轉(zhuǎn)換為直流電源。B.線性穩(wěn)壓器可以提高嵌入式系統(tǒng)的能源效率。C.線性穩(wěn)壓器可以降低嵌入式系統(tǒng)的功耗。D.線性穩(wěn)壓器不能提高嵌入式系統(tǒng)的性能。7.下列關(guān)于開關(guān)穩(wěn)壓器的說法，錯誤的是：A.開關(guān)穩(wěn)壓器可以將直流電源轉(zhuǎn)換為直流電源。B.開關(guān)穩(wěn)壓器可以提高嵌入式系統(tǒng)的能源效率。C.開關(guān)穩(wěn)壓器可以降低嵌入式系統(tǒng)的功耗。D.開關(guān)穩(wěn)壓器不能提高嵌入式系統(tǒng)的性能。8.下列關(guān)于LDO穩(wěn)壓器的說法，正確的是：A.LDO穩(wěn)壓器可以將直流電源轉(zhuǎn)換為直流電源。B.LDO穩(wěn)壓器可以提高嵌入式系統(tǒng)的能源效率。C.LDO穩(wěn)壓器可以降低嵌入式系統(tǒng)的功耗。D.LDO穩(wěn)壓器不能提高嵌入式系統(tǒng)的性能。9.下列關(guān)于電池保護電路的說法，錯誤的是：A.電池保護電路可以防止電池過充、過放和短路。B.電池保護電路可以提高電池的使用壽命。C.電池保護電路可以優(yōu)化電池的充放電過程。D.電池保護電路不能提高電池的充電速度。10.下列關(guān)于電源管理IC的說法，正確的是：A.電源管理IC是一種用于管理嵌入式系統(tǒng)電源的集成電路。B.電源管理IC可以提高嵌入式系統(tǒng)的能源效率。C.電源管理IC可以降低嵌入式系統(tǒng)的功耗。D.電源管理IC不能提高嵌入式系統(tǒng)的性能。二、填空題（每空2分，共20分）1.嵌入式系統(tǒng)電源管理技術(shù)的主要目的是______、______和______。2.嵌入式系統(tǒng)電源管理模式主要包括______、______、______和______。3.電池管理的主要功能包括______、______、______和______。4.電源轉(zhuǎn)換技術(shù)主要包括______、______和______。5.DC-DC轉(zhuǎn)換器主要有______、______和______三種類型。6.線性穩(wěn)壓器主要有______和______兩種類型。7.開關(guān)穩(wěn)壓器主要有______和______兩種類型。8.LDO穩(wěn)壓器主要有______和______兩種類型。9.電池保護電路主要包括______、______和______。10.電源管理IC主要有______、______和______三種類型。三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述嵌入式系統(tǒng)電源管理技術(shù)的重要性。2.簡述電池管理在嵌入式系統(tǒng)電源管理中的作用。3.簡述電源轉(zhuǎn)換技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)電源管理中的應(yīng)用。四、論述題（10分）4.論述開關(guān)電源與線性電源在嵌入式系統(tǒng)電源管理中的優(yōu)缺點。要求：詳細闡述開關(guān)電源和線性電源在嵌入式系統(tǒng)電源管理中的各自優(yōu)勢與劣勢，并結(jié)合實際應(yīng)用場景進行分析。五、設(shè)計題（10分）5.設(shè)計一個簡單的電池管理系統(tǒng)，要求包括充電控制、放電控制、過充保護、過放保護和短路保護等功能。要求：簡要描述系統(tǒng)組成、工作原理和實現(xiàn)方法，并給出關(guān)鍵電路的設(shè)計要點。六、計算題（10分）6.已知某嵌入式系統(tǒng)在正常工作時的功耗為500mA，工作電壓為3.3V，電池容量為2000mAh，電池標稱電壓為3.7V，充電電流為1000mA，求電池充滿電所需時間和系統(tǒng)工作時間。要求：計算充電時間和系統(tǒng)工作時間，單位分別為小時和小時。本次試卷答案如下：一、選擇題（每題2分，共20分）1.D解析：電源管理技術(shù)的主要目的是降低功耗，提高能源效率，延長設(shè)備壽命，因此選項D錯誤。2.A解析：關(guān)斷模式是嵌入式系統(tǒng)所有功能均關(guān)閉的狀態(tài)，此時功耗最低。3.D解析：電池管理正是為了優(yōu)化電池的充放電過程，提高電池的充電速度。4.A解析：電源轉(zhuǎn)換技術(shù)將一種電源形式轉(zhuǎn)換為另一種形式，以滿足嵌入式系統(tǒng)對電源的需求。5.A解析：DC-DC轉(zhuǎn)換器的作用是將一種電壓轉(zhuǎn)換為另一種電壓，而不是同種電壓。6.A解析：線性穩(wěn)壓器的作用是穩(wěn)定輸出電壓，提高能源效率，降低功耗。7.A解析：開關(guān)穩(wěn)壓器通過開關(guān)控制轉(zhuǎn)換效率，相比線性穩(wěn)壓器，具有更高的轉(zhuǎn)換效率。8.A解析：LDO穩(wěn)壓器（低dropout穩(wěn)壓器）的作用是穩(wěn)定輸出電壓，提高能源效率，降低功耗。9.D解析：電池保護電路的主要作用是防止電池過充、過放和短路，保護電池不受損害。10.A解析：電源管理IC是一種集成電路，用于管理嵌入式系統(tǒng)的電源，提高能源效率。二、填空題（每空2分，共20分）1.降低功耗、延長設(shè)備壽命、提高能源效率2.關(guān)斷模式、停止模式、睡眠模式、正常工作模式3.充電控制、放電控制、過充保護、過放保護和短路保護4.DC-DC轉(zhuǎn)換器、線性穩(wěn)壓器、開關(guān)穩(wěn)壓器5.降壓型、升壓型、升降壓型6.線性穩(wěn)壓器、開關(guān)穩(wěn)壓器7.降壓型、升壓型8.降壓型、升壓型9.過充保護、過放保護、短路保護10.穩(wěn)壓IC、充電IC、電池保護IC三、簡答題（每題10分，共30分）1.嵌入式系統(tǒng)電源管理技術(shù)的重要性解析：嵌入式系統(tǒng)電源管理技術(shù)對于提高系統(tǒng)能源效率、延長設(shè)備壽命、降低成本具有重要意義。2.電池管理在嵌入式系統(tǒng)電源管理中的作用解析：電池管理可以優(yōu)化電池的充放電過程，延長電池使用壽命，提高能源效率。3.電源轉(zhuǎn)換技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)電源管理中的應(yīng)用解析：電源轉(zhuǎn)換技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)電源管理中應(yīng)用廣泛，可以提高能源效率、降低功耗，滿足系統(tǒng)對電源的不同需求。四、論述題（10分）4.論述開關(guān)電源與線性電源在嵌入式系統(tǒng)電源管理中的優(yōu)缺點。解析：開關(guān)電源：優(yōu)點：轉(zhuǎn)換效率高、體積小、重量輕、成本較低；缺點：噪聲較大、電路復(fù)雜、對電磁干擾敏感。線性電源：優(yōu)點：輸出電壓穩(wěn)定、紋波小、電路簡單、成本較低；缺點：轉(zhuǎn)換效率低、體積大、重量重、功耗大。五、設(shè)計題（10分）5.設(shè)計一個簡單的電池管理系統(tǒng)，要求包括充電控制、放電控制、過充保護、過放保護和短路保護等功能。解析：系統(tǒng)組成：電池、充電器、充電控制IC、放電控制IC、過充保護電路、過放保護電路、短路保護電路、電壓采樣電路。工作原理：（1）充電過程：當電池電壓低于充電閾值時，充電控制IC啟動充電過程，過充保護電路實時監(jiān)控電池電壓，防止過充；（2）放電過程：當電池電壓高于放電閾值時，放電控制IC啟動放電過程，過放保護電路實時監(jiān)控電池電壓，防止過放；（3）短路保護：當檢測到短路時，短路保護電路切斷電池輸出，保護電池不受損害。關(guān)鍵電路設(shè)計要點：（1）充電控制電路：選擇合適的充電電流和充電電壓，確保電池安全充電；（2）過充保護電路：設(shè)置過充電壓閾值，當電池電壓超過閾值時，及時切斷充電電路；（3）過放保護電路：設(shè)置過放電壓閾值，當電池電壓低于閾值時，及時切斷放電電路；（4）短路保護電路：設(shè)置合適的短路檢測電流和閾值，確保短路時能夠及時切斷電池輸出。六、計算題（10分）6.已知某嵌入式系統(tǒng)在正常工作時的功耗為500mA，工作電壓為3.3V，電池容量為2000mAh，電池標稱電壓為3.7V，充電電流為1000mA，求電池充滿電所需時間和系統(tǒng)工作時間。解析：充電時間：電池容量=充電電流×充電時間2000mAh=1000mA×充電時間充電時間=2000mAh/1000mA充電時間=2小時系統(tǒng)