了解電源設(shè)計的基本原理對于避免故障和確保高速單片機(jī)、存儲芯片和邏輯IC滿足設(shè)計預(yù)期非常重要。在本文中，英銳恩單片機(jī)開發(fā)工程師將介紹電源設(shè)計的基本原理，提供確保電子電路性能可靠所需的知識。

一、為什么正確掌握電源設(shè)計的基礎(chǔ)很重要?

電源不如功能強(qiáng)大的32位微控制器和其他花哨的IC令人興奮。然而，如果它不遵守基本原則，你就會遇到各種粗魯?shù)捏@喜。例如，無法提供穩(wěn)定電壓的電源會使微控制器進(jìn)入掉電復(fù)位狀態(tài)。這會導(dǎo)致微控制器運行中斷，因為只要電壓低于掉電閾值，它就會不斷復(fù)位。

開關(guān)電源通常用于電子產(chǎn)品中。它具有一個PWM控制器，可以打開和關(guān)閉電壓以提供所需的電壓電平。如果沒有正確濾除高速開關(guān)產(chǎn)生的噪聲，它會影響負(fù)載電路。

如果你沒有正確掌握電源設(shè)計的基本原理，你最終可能還會遇到影響電源本身性能的問題。未能解決電源的熱管理可能會導(dǎo)致過熱。如果忽略瞬態(tài)保護(hù)，則會導(dǎo)致浪涌損壞。為了防止這些問題，讓我們首先回顧一下電源的基本組成部分。

二、電源的關(guān)鍵部件有哪些?

在設(shè)計電源時，經(jīng)常會遇到以下組件。

(1)變壓器

變壓器用于隔離電源。它將主交流電壓降低到較低的值，然后將其饋入整流器電路。在設(shè)計隔離電源時，選擇具有正確匝數(shù)比和額定電流的變壓器非常重要。

(2)橋式整流器

如果需要一個橋式整流器將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓。橋式整流器由4個二極管組成，排列如下圖所示。電容器與橋式整流器輸出并聯(lián)，以平滑直流紋波。

(3)PWM控制器

如果你正在使用開關(guān)模式電源，則需要在設(shè)計中包含一個PWM控制器。PWM控制器連接到功率MOSFET，該MOSFET充當(dāng)以特定占空比工作的開關(guān)。PWM控制器可用于降壓、升壓或降壓-升壓電源配置。

PWM驅(qū)動的電源效率更高，產(chǎn)生的熱量更少。MOSFET的輸出是一系列高頻直流脈沖，由LC濾波器平滑。LC濾波器還充當(dāng)?shù)屯V波器，防止高頻噪聲潛入負(fù)載電路。

三、緩解電源設(shè)計中的熱管理

無論是在設(shè)計線性電源還是開關(guān)電源，熱管理都很重要。雖然后者確實產(chǎn)生較少的熱量，但確保熱量有效消散仍然很重要。散熱孔和散熱片通常用于驅(qū)散功率MOSFET的熱量。

確保開關(guān)電源產(chǎn)生最小的開關(guān)噪聲也是一個挑戰(zhàn)。除了選擇正確的LC濾波器截止值外，減少連接跡線上的寄生電感也很重要。這可以通過使走線盡可能短來實現(xiàn)。

電源必須設(shè)計為在額定電流下可靠運行，需要注意的一個重要方面是走線寬度。走線寬度必須足夠大，以便在不退化的情況下處理最大電流。