了解电源设计的基本原理

关键的外卖

• 找出为什么获得电源设计的基本原理是重要的。

• 探索电源的关键部件。

• 了解如何减轻电源中的常见挑战。

忘掉那些花哨的煎锅、高科技搅拌机或昂贵的厨刀吧。如果你不知道烹饪的基本知识，例如，如何切洋葱或打鸡蛋，浏览复杂的食谱将是一个挑战，甚至可能导致失败。

同样，理解的基本原理电源设计是避免故障和确保高速微控制器、存储芯片和逻辑ic满足设计预期的关键。在本文中，我们将探索电源设计的基本原理，使您具备确保电子电路可靠性能所需的知识。

为什么掌握电源设计的基本原理很重要?

电源设计基础对于负载的可靠性和稳定性很重要

电源没有强大的电源那么刺激32位微控制器和其他高级集成电路。然而，如果它不能坚持基本原则，你将会遇到各种各样的意外。例如，一个无法提供稳定电压的电源会使微控制器进入断电复位状态。这会导致微控制器的操作中断，因为每当电压下降到电源限电阈值以下时，它就会不断重置。

一个开关电源常用于电子学。它的特点是脉宽调制控制器开关电压以提供所需的电压水平。高速开关产生的噪声如果没有被适当滤除，会影响负载电路。

如果你没有正确掌握电源设计的基本原理，你可能还会遇到影响电源本身性能的问题。未能解决电源的热管理可能导致过热。如果忽略瞬态保护，则会导致浪涌损坏。为了防止这些问题，让我们首先回顾一下电源的基本组件。

电源的关键部件

在设计电源时，您经常会遇到以下组件。

变形金刚

一个变压器用于隔离电源。它将主交流电压降低到一个较低的值，然后馈送到整流电路。在设计隔离电源时，选择合适的匝比和额定电流的变压器是很重要的。

桥式整流器

你需要一个桥式整流器把交流电压变成直流电压。桥式整流器由4二极管在下图所示的排列中。电容并联到桥式整流输出以平滑直流纹波。

桥式整流器将交流电压转换为直流电压

脉宽调制控制器

如果您正在使用开关模式电源，则需要包括一个脉宽调制控制器在设计中。PWM控制器连接到功率MOSFET，该MOSFET充当在特定占空比下工作的开关。PWM控制器可用于降压、升压或降压-升压电源配置。

pwm驱动的电源效率更高，产生的热量更少。MOSFET的输出是一系列高频直流脉冲，由LC滤波器平滑。LC滤波器也作为一个低通滤波器，防止高频噪声渗透到负载电路。

缓解电源设计中的挑战

散热器有助于从功率MOSFET散热

无论是设计线性电源还是开关电源，热管理都很重要。虽然后者产生的热量较少，但确保热量有效散热仍然很重要。热通孔和散热器通常用于驱动功率MOSFET的热量。

确保开关电源生产最小开关噪声这也是一个挑战。除了选择合适的LC滤波器截止值外，减小连接线上的寄生电感也很重要。这可以通过保持尽可能短的跟踪来实现。

的电源必须设计好来可靠地运行对额定电流。需要注意的一个重要方面是轨迹宽度。迹线宽度必须足够大，以处理不退化的最大电流。最小轨迹宽度可以从IPC-2221标准中的图表中得到。

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