對于每個電路設計者,電源基本上是百分之百會遇到的問題,在以嵌入式設計為主的設計中,更是如此。對于的弱電設計者,功率電子的知識就很欠缺了,當然在設計硬件時,就會遇到這樣那樣的問題。電源的問題也是博大精深,本文就電源的基礎知識做一簡單的總結,有不正確的地方,還請讀者不吝賜教,共同學習交流...... <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》
電源設計中,常用的變換形式有DC-DC、AC-DC,有線性電源,也有開關電源。開關電源以其高效率,低成本等優勢在大功率(大于10W)和多電壓輸出要求的設計中應用越來越多。,線性電源的效率為30%-50%左右,而開關電源則高達70%-90%,在手持設備,低功耗要求的設計中,幾乎都是開關電源的天下。 <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》
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常用的開關電源有以下幾種拓撲結構: <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》
1)Buck <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》
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2) boost <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》
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3)buck/boost <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》
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4) flyback <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》
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5) full-bridge <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》
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6) half-bridge <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》
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7) half-forward <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》
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8) push-pull <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》
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在電源設計中需考慮以下幾個: <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》
1)輸入輸出是否隔離.未有隔離的電源,當開關出現問題時(短路或是斷路),輸入電壓就會直接連接到輸 上,給后級電路造成傷害。比如buck、boost、buck/boost等 <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》
2)電感或是變壓器上電壓大小 <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》
3)電感、二極管和開關上流經的電流峰值大小 <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》
4)是否要求多電壓值輸出 <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》
5)電容上電壓峰值多少 <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》
常用的電源設計中,開關、反饋等控制部分被集成到一個IC中,設計者僅需根據選擇合適的電容、二極管、電感。這三者也是構成開關電源的基本器件。下面以LM2596為例,討論下電源外圍此三者的選型要求。 <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》
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上圖是LM2596的datasheet中的典型應用電路。LM2596是典型的buck電路,下面就以LM2596為例分別討論Cin、D1、L1和Cout的選擇。 <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》
1、 Cin <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》
Cin電容在電路中起到的是bypass的作用,選擇低ESR的鋁電解電容或是鉭電容,若是選擇鋁電解電容則其耐壓值至少是輸入最大電壓的1.5倍,如選擇鉭電容則其耐壓值是輸入最大電壓的2倍。電容的RMS電流應該至少大于負載電流的1/2. <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》
2、 D1 <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》
該二極管應選擇快恢復二極管,反向擊穿電壓至少應該大于最大輸入電壓的1.25倍。額定電流至少是負載電流的2.3倍。肖特基二極管是best choice,這主要是他們的fast switch speed和low forward voltage drop. 整流二極管1N4000系列、1N5400系列都是開關速度太慢不適合在此使用,推薦使用1N58xx系列。 <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》
3、 L1 <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》
電感選擇繞線型電感,耐流值應大于最大負載電流的1.5倍。電感的大小有輸入電壓,最大負載電流決定。可有datasheet的圖表查看得出。 <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》
4、 Cout <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》
在大多數應用中,推薦使用低ESR的電解電容(比如鋁電解電容)或是鉭電容。電容的大小范圍也是有限制的。比如LM2596電解電容需在82uF和820uF,鉭電容在10uF-470uF。電容的耐壓值應該比輸出電壓大1.5倍。 <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》
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