線性 開關(guān)電源分析

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1、電源一、線性電源和開關(guān)電源二、模擬電源和數(shù)字電源三、地線的連接與布線一、線性電源與開關(guān)電源1、線性電源調(diào)整管工作在線性狀態(tài)的穩(wěn)壓電源稱之為線性穩(wěn)壓器。線性穩(wěn)壓器也分為兩種：普通線性穩(wěn)壓器和低壓線性穩(wěn)壓器。（1）普通線性穩(wěn)壓電源如圖，為普通線性穩(wěn)壓電源的一般內(nèi)部電路示意圖，則Uo=Ui-Uce，式中Uce為調(diào)整管壓降，則當(dāng)Ui增大時(shí)，對(duì)電壓比較器U1，由于其同向輸入端電壓Ui保持不變，且反向輸入端電壓增大，則其輸出電壓增大，輸出的驅(qū)動(dòng)電流亦增大，則Uce增大，從而使輸出電壓降低；若輸出電壓減小，則U1的輸出電流減小，

2、Uce減小，從而使輸出電壓升高。故Uce的存在才使普通線性穩(wěn)壓器的輸出穩(wěn)定在一定的理想的范圍內(nèi)，但這也要求輸入與輸出的壓降至少為1~3V，否則將無法正常工作。同時(shí)，由于調(diào)整管的功耗較大，電源的效率較低，且發(fā)熱較嚴(yán)重。（2）低壓線性穩(wěn)壓器（LDO）其工作原理與普通線性穩(wěn)壓器工作原理完全一樣，都是通過控制調(diào)整管的壓降實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓，二者的差異在于所采用的調(diào)整管結(jié)構(gòu)不同，從而使LDO比普通線性穩(wěn)壓器壓差更小，功耗更低，從而效率更高；同時(shí)其輸出噪聲較小，并具有極高的信噪抑制比，適用于用在對(duì)噪聲較敏感的小信號(hào)處理電路。2、開關(guān)電源

3、（1）電容式開關(guān)電源（電荷泵）電荷泵的基本工作原理是利用電容的儲(chǔ)能特性，通過可控開關(guān)的高頻開關(guān)動(dòng)作，將輸入的電能儲(chǔ)存在電容里，當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，電能在釋放給負(fù)載，體功能量。其輸出的功率和電壓能力與占空比（開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間和整個(gè)開關(guān)的周期的比值）有關(guān)，可用于升壓和降壓，其內(nèi)部的FET開關(guān)陣列以一定的方式控制快速電容的充放電，從而使輸出電壓以一定的因數(shù)倍增或降低，從而得到所需要的輸出電壓。其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換效率較高，設(shè)計(jì)方便，但輸出電流較小，。（2）電感式開關(guān)電源其工作原理與電容式開關(guān)電源的區(qū)別是它的儲(chǔ)能原件是電感，其余與電荷泵完全

4、一樣。其其特點(diǎn)是：功耗較小，效率較高，且穩(wěn)壓范圍較寬，并有較大的濾波作用，且輸出電流較大，但輸出存在較大紋波和開關(guān)噪聲，外圍電路也較復(fù)雜。4種芯片電源比較比較內(nèi)容普通線性穩(wěn)壓器LDO電荷泵電感式開關(guān)電源效率低中中到高高輸出電流中小小大設(shè)計(jì)難度低低中高熱量管理差中好最好需要儲(chǔ)能原件不不需要需要噪聲大最小小大成本低低中高局限性不能升壓不能升壓無無3、選擇電源芯片的原則（1）明確輸入輸出電壓范圍，確定應(yīng)選取升壓還是降壓芯片；若是降壓，還需計(jì)算輸入輸出壓差，若小于1V，則考慮采用LDO；若在1V以上，則普通線性穩(wěn)壓器和電感

5、式開關(guān)電源皆可，單過考慮效率的話，則電感式開關(guān)電源更適合。（2）選用電源芯片時(shí)為保證電源的使用壽命，需要留有一定的余量，較合適的工作電流是芯片最大工作電流的70%~90%，當(dāng)使用線性穩(wěn)壓器時(shí)應(yīng)留有較大余量，否則會(huì)照成芯片嚴(yán)重發(fā)熱，影響使用。（3）對(duì)于電池供電系統(tǒng)，需要考慮的主要因素是電源的效率問題，就效率而言，電感式開關(guān)電源的效率是最高的，但其輸出噪聲較大；若要求輸出穩(wěn)定，噪聲小，則選取線性穩(wěn)壓器。（4）若輸出電流較大，則選取電感式開關(guān)電源。二、模擬電源和數(shù)字電源一種比較簡(jiǎn)單的分離方法是，將數(shù)字電源和模擬電源之間用

6、一個(gè)小電阻隔離開（這種隔離并不是完全的隔離，完全的隔離是采用數(shù)字和模擬電源單獨(dú)供電），其模擬地和數(shù)字地則是用一個(gè)電感隔離開，具體設(shè)計(jì)中，一般只讓數(shù)字地和模擬地在接口處通過電感相接。另外，數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離，即：使數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)分開；若為單獨(dú)的A/D、D/A芯片，在布線時(shí)應(yīng)在每個(gè)芯片的電源線和地線間加旁路電容，且應(yīng)盡量靠近芯片。如果可以，也可用地線將模擬信號(hào)輸入端包圍起來，以降低分布電容和隔斷漏電通路。三、地線連接與布線1、含義電氣設(shè)備中“地”的含義有兩種：大地和工作基準(zhǔn)地，這里只介紹后者。工作基準(zhǔn)地是

7、指信號(hào)回路的基準(zhǔn)導(dǎo)體，又稱“系統(tǒng)地”，接地的目的是為各部分電路提供基準(zhǔn)電位以及抑制干擾。2、地線的設(shè)計(jì)ⅰ、地線加粗以通過較大的電流；如有可能電線寬度應(yīng)在2~3mm以上，同時(shí)，應(yīng)使電源線和底線的走向與數(shù)據(jù)信息傳遞方向一致，以增強(qiáng)抗噪聲能力。ⅱ、接地線構(gòu)成閉環(huán)路，以提高抗噪聲能力，減少干擾。ⅲ、印刷電路板分區(qū)集中并聯(lián)一點(diǎn)接地當(dāng)同一印刷板上有多個(gè)不同功能的電路時(shí)，可將同一功能單元的元器件集中于一點(diǎn)接地，自成獨(dú)立回路，這樣可使電線電流不會(huì)流到其他功能單元的回路中去，避免了對(duì)其他單元的干擾；同時(shí)，還應(yīng)將各功能單元的接地塊與主

8、機(jī)的電源地相連接。3、配置去藕電容的方法ⅰ、電源去耦在每個(gè)印制板的入口處的電源線和地線之間并接退耦電容，并接的電容應(yīng)為一個(gè)大容量的電解電容（10~100uf）和一個(gè)0.01~0.1uf的非電解電容，其中的大電容是為了去掉低頻干擾部分，一般用鋁或鉭電容；小電容是為了去掉高頻干擾部分，一般用自身電感小的云母或陶瓷電容。ⅱ、集成芯片去耦原則上每個(gè)集成芯片都應(yīng)安置一