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从零**放—10 电源演进过程 这一节我们讲下电源。因为在PCB设计中运放的实际使用，电源是非常关键的。电源设计的好坏对性能影响很大，尤其是开关的电源，很多人不懂开关电源情况下，PCB设计中会犯很大错误的，导致开关电源性能达不到想要的效果，反而导致了很多问题。所以用不好开关电源的情况下，宁可用线性电源。电源的PCB设计一定要遵循上一讲的PCB设计。 1、线性电源 上边电路是简单的比较常用的线性电源图。线性电源是起源比较早的，比如电视机等家用电器上会有这样的电路，还有一些电瓶的充电器。当时还没有开关电源，所以往往是220伏经过变压器降压之后，再整流滤波之后通过调整管，上图中的3DD15C（这是国产一个型号NPN的功率管，一般都是金属外壳），Ds7.5V是个参考电压源（稳压电源），R4是可调节的，Ds上方的参考电压是7.5伏加上 R4基极三极管PN节压降0.7伏，那么R4可调节电阻处就在8伏附近的电压，那么经过R3，R4，R5比例分压我们可以得到输出处的电压值。 我们来看下是否满足负反馈条件，当输出电压升高，R4电压高，Ds电压不变（7.5伏），三极管基极电压高，三极管导通，三极管集电极电压降低，左侧下边三极管基极电压降低，这个三极管上边三极管是射极跟随电路，3DD15射极电压降低，于是实现了负反馈。 那这个电路，跟鼎鼎大名的LM7805是同一套电路，这个电源电路的射极跟随电路就是一个负反馈，可以理解为一个负反馈的运放。只不过加了个基准电压源而已（Ds7.5V），其中的控制系统必须用一个大功率的NPN的管子（3DD15）。 上边说的是这个线性电源的基本原理，前边是一个滤波电容，后边是一个滤波电容就可以了。 2、线性电源LM7805 2.1、LM7805内部电路简析 那么这类线性电源的芯片呢，就是下边的LM78系列的芯片了。 LM7805最低输出电压是5伏，也有9伏、12伏、15伏、18伏、24伏，上图左侧是LM7805的内部结构图，因为不同厂家的78系列它的内部结构是有点差异的 上图所标是调整管部分。跟前边线性电路中射极跟随电路是等价的。 上图所标位置是限流保护，电流太大通过这个电阻做保护。 参考经过分压再反馈回去 上图是过压保护，输入电压太高，这里会起保护作用 上图是温度保护 2.2、LM7808的基本参数 *输出电压：5、6、7、8、9、10、12、15、18、24 *输入电压：35V（LM7824支持40V输入） *输出电流：1A（TO220 *散热封装：TO-3、TO-220、TO-262、TO-223、D-PAK 第一个封装器件，是金属壳分装的，这个已经很老了，并且也很贵。我们最常用的是TO-220封装的 2.3、LM7805的关键指标 作为电源来说它是会发热的，所以封装非常关键，我们很多芯片可能不考虑封装，因为它发热量不大，但是对于电源芯片来说封装是非常关键的。 *最高工作温度：125度，一般电源芯片都在125度最高工作温度 *封装温升（TO-220）：65度/W（空气），不同封装决定了它的温升，这个是TO-220这个封装，芯片自身产生1W的时候，它的温升是65度，这是很厉害的，这是指它独立的时候。如果有散热器的话1W对应的温升就没这么高了。 *输入输出最小压差：2.5V，这是个很重要的指标，最小不低于2.5V，也就是说30伏的输出最多能输出29伏，根据上边的原理图，两个三极管子分掉电压就是1伏，电压是从温度保护电路过来，所以又有一个压降，所以输出又有个减低，性能达到一个可观的情况必须扣掉2.5伏，30伏输入最高也就输出27.5伏。比如我们想要得到一个12伏的电源，那么我们的输入必须是14.5伏最低这么大的输入（LM7812）。 *输出电压范围（LM7805）：4.8—5.2V，LM7805输出是5伏，那么它的输出是有电压范围的，并不是100%输出5伏的。它有个精度范围的。这个精度范围受制于它输出的负载，还有输入的电压，都有一定的影响。 *其它指标参考PDF文档 2.4、LM78系列的局限性 *NPN达林顿管三极管，高压差：2.5V *高静态电流：5.0mA，就是芯片不工作也需要消耗5mA的电流 *低电压低功耗设备兴起：手机、平板（不适用这些场合） *低电压低功耗芯片的普及：ARM、FPGA等3.3V、2.8V、1.8V、1.2V（不适用这些场合） 由于历史背景很早，变压器时代的，比如变压器降压等流时代用的或者应用于电视机的。 由于上边局限性，线性电源继续进化。 3、线性电源AMS1117系列 随着单片机之类芯片兴起，数字电路兴起这些微功耗的场合，还有一些低电压的场合，那就需要出现一些3.3V系列的，比如1.8、2.5、2.8这些供电电压要求的，于是出来了AMS1117系列的电源。AMS1117系列要求工作在低电压上，那么输出电压就比较低，输出电压比较低的话要节能，压差就不能太大，比如输出3.3伏，那么压差如果是2.5伏的话像LM7805一样，那3.3加2.5等于5.8伏了，但是一般我们3.3伏的供电一般都是5伏供电（输入），所以说这个时候用LM7805着个芯片就不适用了。于是设计人员经过改进。我们LM78系列使用2个NPN的三级管，那么把第一级的NPN换成了PNP，组成了一个PNP类型的达林顿管。如下节的AMS1117内部电路图。 3.1、AMS1117内部电路简析 PNP类型的压降就小了很多，比如一级的基极压差是低，那么三极管导通（导通压降0.3伏），二级压降0.5—0.7伏的话，压差只需要1伏就够了，所以这里改进最大的优点就是降低了输入输出之间的最低压差。那么一级用PNP又引入了一个缺点，PNP的三极管耐压不高，也就是我的输入只能是10几伏，不能达到30伏了。往往应用于低电压场合，低电压场合追求的是效率，所说追求的是低压差，这种改进是非常有意义的。于是AMS1117大量的兴起，在ARM3.3伏的应用中AMS1117用量是最大的。 3.2、AMS1117基本参数 *输出电压：1.5V、18V、2.5V、2.8V、3.3V、5.0V *输入电压：15V *输出电流：800mA（SOT—223），这里边强调一下，这里并不是说它在800mA下工作，它只具备800mA的电流，能不能在800mA下工作取决于他的发热量。假如输入电压是15伏，输出电压假如是5伏，那么1117的压降就是10伏，这种情况下假如能够承受的发热量是1W，那么这个时候他通过的电流只能是100mA了，功率的电压*电流。实际上对于1117来说SOT-223发热量也就在1W附近。 *散热封装：TO—223、TO—252、SO—8
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