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如何选择您需要的电源组件
如何选择您需要的电源组件
多年来，我已经打开了相当一部分电源，我总是对可以装入一个小型台式电源单元的组件数量印象深刻。这些东西只是降压并将交流整流为直流，对吗？不幸的是，与大多数电子系统一样，它并没有那么简单，尤其是当您考虑实际电源组件的运行方式时。
无论您需要设计低功率单元还是具有多个调节级的高功率系统，您都需要一系列电源组件来进行转换、滤波、调节和控制。我们编制了一份您在电力系统中需要的一些组件的简短列表，以及在选择组件时要注意的重要规格。
重要的电源组件
电源中的所有组件都很重要，但在电源调节系统中按任务对组件进行分组更为重要。如果您在低功耗下工作并且只需要一个稳压器 IC。
否则，您的工作是选择将位于系统每个阶段的正确组件，以便它可以在没有热或电气故障的情况下运行。电源系统的多个阶段普遍需要一些组件（例如，无源器件和功率 MOSFET），因此我们将尝试帮助新的电源系统设计人员了解这些要点。让我们按顺序从一个更大的电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，您需要进行一些过滤以去除传播到输出端的共模噪声。如果您计划使用交流电源（例如，来自发电机）或关闭交流电源（电网电源）运行直流系统，那么如果您为直流系统供电，则需要进行整流。桥式整流器 IC 可用于中等功率（高电压/低电流）。非常大的电流系统无法通过 IC 运行，因此需要一系列定制组件。
对于整流二极管和 IC，注意正向电压/电流和反向击穿电压。您希望确保输入功率足以正向偏置电桥中的二极管，但不会导致反向偏置击穿。对于滤波器，您应该查看共模降噪比 (CMRR) 和引线的直流电阻。您希望确保 IR 压降尽可能低，同时保持 CMRR 足够高。
高压整流桥IC
用于 EMI 滤波的铁氧体电感器
调节：功率因数校正和调节阶段
对于低功率系统，即使它们从电网断电，您也需要使用功率因数校正 (PFC) IC。这是 IEC 标准所要求的，有助于保持下游稳压器级的高效率。高功率系统具有相同的要求，因此它们还需要一个 PFC 级，可能带有 AC-DC 转换的整流
AC-DC 电源系统的第一个调节级出现在 PFC 电路之后，并为所需的输出提供第一个高功率转换级。在 AC-DC 系统中，第一级稳压器有效地转换了整流产生的剩余纹波，并将其交换为稳定 DC 输出上的高频噪声。然后下游调节级将根据需要升高或降低功率，以向不同的子系统提供必要的电压或电流。
输入/输出电压和电流值在这里很重要，但效率也很重要。
功率因数校正 IC
电压稳压器IC
功率 MOSFET
反馈与控制
这就是电源设计变得非常有趣的地方。系统的反馈臂是需要将功率返回到调节器或传感单元中的较早阶段以控制转换的区域。只要电源电压高于某个最小值，这一切都是为了确保系统始终输出稳定的功率。构建反馈和控制回路需要隔离以及自定义驱动器来调整任何稳压器级的输出。
在选择这些组件时，需要考虑各种不同的规格。对于需要感测输出并用于提供精确控制的反馈回路中的组件，输入电压/电流规格可能是最重要的。对于 PWM 驱动器/控制电路，您需要将 PWM 频率与调节器部分的理想值相匹配。ESD 保护等级在这里也很重要，因为您需要确保系统在控制回路中发生危险放电时不会发生故障。
用于隔离的高压光耦合器
电流检测放大器和控制器
用于编程控制算法的 MCU 或小型 FPGA
用于特定电源拓扑的定制控制单元
其他电源组件
电源中可能需要的其他组件包括一系列无源器件，它们以某种方式出现在上述所有部分中。如果您要为大功率稳压器设计定制的电源转换器/稳压器，您最终可能会使用数十个电容器。在最近的一个无人车项目中，我们仅在功率调节部分就使用了100多个电容器，以确保稳定的输出功率。
TVS 二极管或其他过压保护元件
用于 PFC 电路和稳压器级的电感器
用于整个系统的电容器
二极管和其他半导体