如何选择所需的電(diàn)源组件

2021-05-11

如何选择所需的電(diàn)源组件

多(duō)年来，我已经拆开了相当一部分(fēn)電(diàn)源，而对于小(xiǎo)型台式電(diàn)源设备中可(kě)以包装的组件数量，我始终印象深刻。这些事情只是逐步降压，然后将交流電(diàn)整流為(wèi)直流電(diàn)，对吗？不幸的是，就像大多(duō)数電(diàn)子系统一样，它并不是那么简单，尤其是当您考虑实际電(diàn)源组件的工作方式时。

无论您是需要设计具有(yǒu)多(duō)个调节级的低功率单元还是高功率系统，都需要一系列電(diàn)源组件来进行转换，滤波，调节和控制。我们汇总了電(diàn)源系统中所需的一些组件的简短列表，以及选择组件时要注意的重要规格。

重要電(diàn)源组件

電(diàn)源中的所有(yǒu)组件都很(hěn)重要，但是在電(diàn)源调节系统中按任務(wù)对组件进行分(fēn)组更重要。如果您在低功率下工作，而只需要一个稳压器IC

否则，您的工作是选择正确的组件，这些组件将位于系统的每个阶段，以使其能(néng)够正常运行而不会发生热故障或電(diàn)气故障。在電(diàn)源系统的多(duō)个阶段普遍需要一些组件（例如，无源和功率MOSFET），因此我们将尝试帮助新(xīn)的電(diàn)源系统设计者了解这些要点。让我们按顺序查看大型電(diàn)源和调节系统的输入到输出以及每个阶段所需的一些组件。

输入：整流和滤波

在输入端，您将需要进行一些滤波，以消除共模噪声从传播到输出的过程。如果您打算在交流電(diàn)源（例如，来自发電(diàn)机）上或不在交流電(diàn)源（電(diàn)网）上运行直流系统，则在為(wèi)直流系统供電(diàn)时需要进行纠正。桥式整流器IC可(kě)用(yòng)于中等范围的功率（高電(diàn)压/低電(diàn)流）。高電(diàn)流系统无法通过IC运行，因此将需要一系列定制组件。

对于整流二极管和IC，请注意正向電(diàn)压/電(diàn)流和反向击穿電(diàn)压。您要确保输入功率足够正向偏置電(diàn)桥中的二极管，但不会引起反向偏置击穿。对于滤波器，应查看共模降噪比（CMRR）和引線(xiàn)的直流電(diàn)阻。您要确保IR压降尽可(kě)能(néng)低，同时保持CMRR足够高。

高压整流桥IC

用(yòng)于EMI滤波的铁氧體(tǐ)電(diàn)感器

调节：功率因数校正和调节阶段

对于低功率系统，即使它们切断了電(diàn)网的電(diàn)源，您仍要使用(yòng)功率因数校正（PFC）IC。这是IEC标准所必需的，将有(yǒu)助于保持下游调节器级的效率高。大功率系统具有(yǒu)相同的要求，因此它们也需要一个PFC级，可(kě)能(néng)需要整流以进行AC-DC转换

AC-DC電(diàn)源系统的第一调节级出现在PFC電(diàn)路之后，并将第一高功率转换级提供给所需的输出。在AC-DC系统中，第一个调节器级可(kě)有(yǒu)效地转换来自整流器的残留纹波，并在稳定的DC输出上将其交换為(wèi)高频噪声。然后，下游调节级将根据需要提高或降低功率，以向不同的子系统提供必要的電(diàn)压或電(diàn)流。

输入/输出電(diàn)压和電(diàn)流值在这里很(hěn)重要，但效率也很(hěn)重要。 

功率因数校正IC

稳压器集成電(diàn)路'

功率MOSFET

反馈与控制

这是電(diàn)源设计变得非常有(yǒu)趣的地方。该系统的反馈臂是一个區(qū)域，需要在调节器或传感单元中将功率返回到较早的阶段，以控制转换。这就是要确保只要電(diàn)源電(diàn)压高于某个最小(xiǎo)值，系统始终会输出稳定的功率。构建反馈和控制环路需要隔离以及自定义驱动器，以调节来自任何调节器级的输出。

选择这些组件时，需要查看各种不同的规格。对于需要检测输出并用(yòng)于提供精确控制的反馈环路中的组件，输入電(diàn)压/電(diàn)流规格可(kě)能(néng)是最重要的。对于PWM驱动器/控制電(diàn)路，您需要使PWM频率与调节器部分(fēn)的理(lǐ)想值匹配。ESD保护等级在这里也很(hěn)重要，因為(wèi)您需要确保在控制回路中发生危险放電(diàn)时系统不会发生故障。

高压光電(diàn)耦合器，用(yòng)于隔离

電(diàn)流检测放大器和控制器

MCU或小(xiǎo)型FPGA用(yòng)于编程控制算法

针对特定電(diàn)源拓扑的定制控制单元

其他(tā)電(diàn)源组件

電(diàn)源中可(kě)能(néng)需要的其他(tā)组件包括一系列无源器件，这些无源器件以某种方式出现在上述所有(yǒu)部分(fēn)中。如果要為(wèi)高功率调节器布置定制的功率转换器/调节器，则可(kě)能(néng)最终会使用(yòng)数十个電(diàn)容器。在最近的无人驾驶汽車(chē)项目中，仅在功率调节部分(fēn)就使用(yòng)了100多(duō)个電(diàn)容器，以确保稳定的输出功率。

TVS二极管或其他(tā)过压保护组件

用(yòng)于PFC電(diàn)路和调节器级的電(diàn)感器

在整个系统中使用(yòng)的電(diàn)容器

二极管和其他(tā)半导體(tǐ)