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技術(shù)專題
了解電源設(shè)計的基本原理
同樣，了解電源設(shè)計的基礎(chǔ)對于避免故障并確保高速微控制器，存儲器芯片和邏輯IC符合設(shè)計期望至關(guān)重要。在本文中，我們將探討電源設(shè)計的基本原理，以為您提供確保電子電路可靠性能所需的知識。
為什么正確設(shè)置電源設(shè)計基礎(chǔ)很重要？
電源設(shè)計基礎(chǔ)對于負(fù)載的可靠性和穩(wěn)定性至關(guān)重要
該電源沒有功能強(qiáng)大的32位微控制器和其他高檔IC那樣令人興奮。但是，如果它不遵守基本原則，您將面臨各種粗暴的意外。例如，無法提供穩(wěn)定電壓的電源會使微控制器進(jìn)入掉電復(fù)位狀態(tài)。這會導(dǎo)致微控制器的運(yùn)行中斷，因為只要電壓跌落到掉電閾值以下，它就會一直保持復(fù)位狀態(tài)。
開關(guān)電源在電子常用。它具有一個PWM控制器，該控制器可以打開和關(guān)閉電壓以提供所需的電壓電平。如果未正確濾除高速開關(guān)的噪聲，可能會影響負(fù)載電路。
如果您沒有正確理解電源設(shè)計的基礎(chǔ)知識，則可能還會遇到影響電源本身性能的問題。無法解決電源的熱量管理可能會導(dǎo)致過熱。如果忽略瞬態(tài)保護(hù)，則會導(dǎo)致電涌損壞。為防止這些問題，讓我們首先回顧電源的基本組件。
電源的關(guān)鍵組件
設(shè)計電源時，您經(jīng)常會遇到以下組件。
變形金剛
甲變壓器在隔離電源使用。它將主交流電壓降低到一個較低的值，然后將其饋入整流器電路。設(shè)計隔離電源時，選擇匝數(shù)比和額定電流正確的變壓器非常重要。
橋式整流器
您將需要一個橋式整流器，以將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓。橋式整流器由4個二極管構(gòu)成，如下圖所示。電容器與橋式整流器輸出并聯(lián)放置，以平滑直流紋波。
橋式整流器將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓
PWM控制器
如果您使用的是開關(guān)模式電源，則需要在設(shè)計中包括一個PWM控制器。PWM控制器連接到功率MOSFET，功率MOSFET用作以特定占空比工作的開關(guān)。PWM控制器可用于降壓，升壓或降壓-升壓電源配置。
PWM驅(qū)動的電源效率更高，并且產(chǎn)生的熱量更少。MOSFET的輸出是一系列高頻DC脈沖，這些脈沖通過LC濾波器進(jìn)行平滑處理。LC濾波器還用作低通濾波器，可防止高頻噪聲蔓延到負(fù)載電路中。
緩解電源設(shè)計中的挑戰(zhàn)
散熱器有助于散發(fā)功率MOSFET的熱量
無論您是設(shè)計線性電源還是開關(guān)電源，熱管理都很重要。盡管后者確實會產(chǎn)生較少的熱量，但是確保熱量有效散發(fā)仍然很重要。散熱孔和散熱片通常用于驅(qū)散功率MOSFET的熱量。
確保開關(guān)電源產(chǎn)生最小的開關(guān)噪聲也是一個挑戰(zhàn)。除了選擇合適的LC濾波器截止值之外，減少連接走線上的寄生電感也很重要。這可以通過使走線盡可能短來實現(xiàn)。
該電源的設(shè)計必須以可靠運(yùn)行的額定電流。您需要注意的一個重要方面是走線寬度。跡線寬度必須足夠大，以處理最大電流而不會退化。最小走線寬度可以從IPC-2221標(biāo)準(zhǔn)中的圖表中得出。