电源设计总体方案

只看该作者 · 2020-7-16 20:22

电源系统根据变换方式，可以分为AC/DC电源，DC/DC电源，DC/AC电源和AC/AC电源。目前只将AC/DC电源和DC/DC电源称为开关电源，而将DC/AC电源和AC/AC电源称为逆变器和变频器。
除了专业的电源系统设计外，一般的硬件系统设计中最常见的电源变换类型就是直流转直流（也叫电源的斩波），LDO和DC/DC是常用的两种电源电路，在做电源设计的总体方案时，以这两类电源电路进行论述。

搞嵌入式的工程师们往往把单片机、ARM、DSP、FPGA搞的得心应手，而一旦进行系统设计，到了给电源系统供电，虽然也能让其精心设计的程序运行起来，但对于新手来说，有时可能效率低下，往往还有供电电流不足或过大引起这样那样的问题。

一，搞懂DC/DC电源怎么回事DC/DC电源电路又称为DC/DC转换电路，其主要功能就是进行输入输出电压转换。
一般我们把输入电源电压在72V以内的电压变换过程称为DC/DC转换。常见的电源主要分为车载与通讯系列和通用工业与消费系列，前者的使用的电压一般为48V、36V、24V等，后者使用的电源电压一般在24V以下。不同应用领域规律不同，如PC中常用的是12V、5V、3.3V，模拟电路电源常用5V 15V，数字电路常用3.3V等，现在的FPGA、DSP还用2V以下的电压，诸如1.8V、1.5V、1.2V等。在通信系统中也称二次电源，它是由一次电源或直流电池组提供一个直流输入电压，经DC/DC变换以后在输出端获一个或几个直流电压。

二、需要知道的DC/DC转换电路分类DC/DC转换电路主要分为以下三大类：①稳压管稳压电路。 ②线性（模拟）稳压电路。 ③开关型稳压电路

三、串联型稳压电源的电路认识串联型稳压电路属直流稳压电源中的一种，其实是在三端稳压器出现之前比较常用的直流供电方法，在三端稳压器出现之前，串联稳压器通常有OP放大器和稳压二极管构成误差检测电路。

四、最简单的稳压管电路设计方案稳压管稳压电路电路结构简单，但是带负载能力差，输出功率小，一般只为芯片提供基准电压，不做电源使用。比较常用的是并联型稳压电路，选择稳压管时一般可按下述式子估算：（1） Uz=Vout; （2）Izmax=（1.5-3）ILmax （3）Vin=（2-3）Vout 这种电路结构简单，可以抑制输入电压的扰动，但由于受到稳压管最大工作电流限制，同时输出电压又不能任意调节，因此该电路适应于输出电压不需调节，负载电流小，要求不高的场合，该电路常用作对供电电压要求不高的芯片供电。

LDO具有输出电源纹波和噪声小、应用简单、成本低、电压输入和输出无延时的优点，缺点是LDO的工作效率低，能耗消耗大，受自身散热条件的限制只支持较小的电流输出；另外，因为LDO只能实现降压，其内部的晶体管（或者场效应管）工作在线性区，所以无法实现电源输入端和输出端的有效隔离。

DC/DC采用MOSFET控制电源的输入和输出，通过控制MOSFET开关的时间来控制输入回路与输出回路的连通和断开的时间，进而输出不同的电压值。DC/DC自身消耗的能耗低，输入与输出电源的转换效率高；与LDO之支持降压操作相比，DC/DC支持升压、降压、反相等变换；DC/DC输入的电流大。

支持输入和输出的有效距离，但是DC/DC电路设计复杂，相应的设计成本就高，这是因为MOSFET不停的导通和关闭，电源的输入和输出有一定的延时，且输入电源的纹波和噪声较大。

五、基准电压源芯片稳压电路稳压电路的另一种形式，有些芯片对供电电压要求比较高，例如AD DA芯片的基准电压等，这时常用的一些电压基准芯片如TL431、 MC1403 ，REF02等。TL431是最常用基准源芯片，有良好的热稳定性能的三端可调分流基准电压源。它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref（2.5V）到36V范围内的任何值。

六、线性（模拟）集成稳压电路常用设计方案线性稳压电路设计方案主要以三端集成稳压器为主。三端稳压器，主要有两种：一种输出电压是固定的，称为固定输出三端稳压器，三端稳压器的通用产品有78系列（正电源）和79系列（负电源），输出电压由具体型号中的后面两个数字代表，有5V，6V，8V，9V，12V，15V，18V，24V等档次。输出电流以78（或79）后面加字母来区分。L表示0.1A，M表示 0.5A，无字母表示1.5A，如78L05表求5V 0.1A。

另一种输出电压是可调的线性稳压电路，称为可调输出三端稳压器，这类芯片代表是是LM317（正输出）和LM337（负输出）系列。其最大输入输出极限差值在40V，输出电压为1.2V-35V（-1.2V--35V）连续可调，输出电流为0.5-1.5A，输出端与调整端之间电压在1.25V，调整端静态电流为50uA。其基本原理相同，均采用串联型稳压电路。