对于每个电路设计者来说,电源基本上是百分之百会遇到的问题,在以嵌入式设计为主的设计中,更是如此。对于很多的弱电设计者来说,功率电子方面的知识就很欠缺了,当然在设计硬件时,就会遇到这样那样的问题。电源的问题也是博大精深,本文就电源的基础知识做一简单的总结,有不正确的地方,还请读者不吝赐教,共同学习交流......
电源设计中,常用的变换形式有DC-DC、AC-DC,有线性电源,也有开关电源。开关电源以其高效率,低成本等优势在大功率(一般大于10W)和多电压输出要求的设计中应用越来越多。一般来说,线性电源的效率为30%-50%左右,而开关电源则高达70%-90%,所以在手持设备,低功耗要求的设计中,几乎都是开关电源的天下。
常用的开关电源有以下几种拓扑结构:
1)Buck
2) boost
3)buck/boost
4) flyback
5) full-bridge
6) half-bridge
7) half-forward
8) push-pull
在电源设计中需考虑以下几个方面:
1)输入输出是否隔离.未有隔离的电源,当开关出现问题时(短路或是断路),输入电压就会直接连接到输 上,给后级电路造成伤害。比如buck、boost、buck/boost等
2)电感或是变压器上电压大小
3)电感、二极管和开关上流经的电流峰值大小
4)是否要求多电压值输出
5)电容上电压峰值多少
常用的电源设计中,开关、反馈等控制部分被集成到一个IC中,设计者仅需根据实际情况选择合适的电容、二极管、电感即可。这三者也是构成开关电源的基本器件。下面以LM2596为例,讨论下电源外围此三者的选型要求。
上图是LM2596的datasheet中的典型应用电路。LM2596是典型的buck电路,下面就以LM2596为例分别讨论Cin、D1、L1和Cout的选择。