對于每個電路設計者來說,電源基本上是百分之百會遇到的問題,在以嵌入式設計為主的設計中,更是如此。對于很多的弱電設計者來說,功率電子方面的知識就很欠缺了,當然在設計硬件時,就會遇到這樣那樣的問題。電源的問題也是博大精深,本文就電源設計方面介紹關于電源設計的基礎知識。
電源設計
一、為什麼要掌握電源設計的基礎
電源或許沒有IC控制器那麼強大的功能,但是它有自己的基本原則,如果在設計電源的時候沒有遵守這些原則,就會遇到很多麻煩,導緻正常的工作無法進行。舉一個簡單的例子,開關電源是電子産品中通常都需要使用的,它具有一個PWM控制器,可以打開以及關閉電壓提供所需的電壓和電平,如果沒有正确濾除高速開關産生的噪聲,将會影響負載電路。
如果沒有正确掌握電源設計的基本原理,在設計的時候可能會遇到影響電源本身性能的問題。未能解決電源問題可能導緻電源過熱。如果忽略瞬态保護,就會造成浪湧損壞。為了不讓這些事情發生,就需要對一些電源設計基礎知識有一定的了解。
二、電源關鍵部件介紹
設計電源的關鍵部件有以下幾個:
(1)變壓器
變壓器用于隔離電源。它将主交流電壓降低到較低的值,然後将其饋入整流器電路。在設計隔離電源時,選擇具有正确匝數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将交流電壓轉換為直流電壓。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,以平滑直流紋波。
(3)PWM控制器
如果你正在使用開關模式電源,則需要在設計中包含一個PWM控制器。PWM控制器連接到功率MOSFET,該MOSFET充當以特定占空比工作的開關。PWM控制器可用于降壓、升壓或降壓-升壓電源配置。
PWM驅動的電源效率更高,産生的熱量更少。MOSFET的輸出是一系列高頻直流脈沖,由LC濾波器平滑。LC濾波器還充當低通濾波器,防止高頻噪聲潛入負載電路。
三、如何降低電源設計中産生的熱量
無論是在設計線性電源還是開關電源,熱管理都非常重要,雖然開關電源産生的熱量較少,但是也要确保熱量能夠有效地散出,通常可以使用散熱片,增加散熱孔等方法驅散功率MOSFET的熱量。需要注意的是,在設計電源的時候,必須設計在額定電流下可靠運行,因此,走線寬度要足夠大,便于在不退化的情況下處理最大電流。
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