了解電(diàn)源设计的基本原理(lǐ)

2021-03-26

同样，了解電(diàn)源设计的基础对于避免故障并确保高速微控制器，存储器芯片和逻辑IC符合设计期望至关重要。在本文(wén)中，我们将探讨電(diàn)源设计的基本原理(lǐ)，以為(wèi)您提供确保電(diàn)子電(diàn)路可(kě)靠性能(néng)所需的知识。

為(wèi)什么正确设置電(diàn)源设计基础很(hěn)重要？

電(diàn)源设计基础对于负载的可(kě)靠性和稳定性至关重要

该電(diàn)源没有(yǒu)功能(néng)强大的32位微控制器和其他(tā)高档IC那样令人兴奋。但是，如果它不遵守基本原则，您将面临各种粗暴的意外。例如，无法提供稳定電(diàn)压的電(diàn)源会使微控制器进入掉電(diàn)复位状态。这会导致微控制器的运行中断，因為(wèi)只要電(diàn)压跌落到掉電(diàn)阈值以下，它就会一直保持复位状态。

开关電(diàn)源在電(diàn)子常用(yòng)。它具有(yǒu)一个PWM控制器，该控制器可(kě)以打开和关闭電(diàn)压以提供所需的電(diàn)压電(diàn)平。如果未正确滤除高速开关的噪声，可(kě)能(néng)会影响负载電(diàn)路。 

如果您没有(yǒu)正确理(lǐ)解電(diàn)源设计的基础知识，则可(kě)能(néng)还会遇到影响電(diàn)源本身性能(néng)的问题。无法解决電(diàn)源的热量管理(lǐ)可(kě)能(néng)会导致过热。如果忽略瞬态保护，则会导致電(diàn)涌损坏。為(wèi)防止这些问题，让我们首先回顾電(diàn)源的基本组件。

電(diàn)源的关键组件

设计電(diàn)源时，您经常会遇到以下组件。

变形金刚

甲变压器在隔离電(diàn)源使用(yòng)。它将主交流電(diàn)压降低到一个较低的值，然后将其馈入整流器電(diàn)路。设计隔离電(diàn)源时，选择匝数比和额定電(diàn)流正确的变压器非常重要。 

桥式整流器

您将需要一个桥式整流器，以将交流電(diàn)压转换為(wèi)直流電(diàn)压。桥式整流器由4个二极管构成，如下图所示。電(diàn)容器与桥式整流器输出并联放置，以平滑直流纹波。 

桥式整流器将交流電(diàn)压转换為(wèi)直流電(diàn)压

PWM控制器 

如果您使用(yòng)的是开关模式電(diàn)源，则需要在设计中包括一个PWM控制器。PWM控制器连接到功率MOSFET，功率MOSFET用(yòng)作以特定占空比工作的开关。PWM控制器可(kě)用(yòng)于降压，升压或降压-升压電(diàn)源配置。 

PWM驱动的電(diàn)源效率更高，并且产生的热量更少。MOSFET的输出是一系列高频DC脉冲，这些脉冲通过LC滤波器进行平滑处理(lǐ)。LC滤波器还用(yòng)作低通滤波器，可(kě)防止高频噪声蔓延到负载電(diàn)路中。 

缓解電(diàn)源设计中的挑战

散热器有(yǒu)助于散发功率MOSFET的热量

无论您是设计線(xiàn)性電(diàn)源还是开关電(diàn)源，热管理(lǐ)都很(hěn)重要。尽管后者确实会产生较少的热量，但是确保热量有(yǒu)效散发仍然很(hěn)重要。散热孔和散热片通常用(yòng)于驱散功率MOSFET的热量。 

确保开关電(diàn)源产生最小(xiǎo)的开关噪声也是一个挑战。除了选择合适的LC滤波器截止值之外，减少连接走線(xiàn)上的寄生電(diàn)感也很(hěn)重要。这可(kě)以通过使走線(xiàn)尽可(kě)能(néng)短来实现。

该電(diàn)源的设计必须以可(kě)靠运行的额定電(diàn)流。您需要注意的一个重要方面是走線(xiàn)宽度。迹線(xiàn)宽度必须足够大，以处理(lǐ)最大電(diàn)流而不会退化。最小(xiǎo)走線(xiàn)宽度可(kě)以从IPC-2221标准中的图表中得出。