dc电源基础知识讲解(工程师如何设计电源)

单片机常用的电源为DC5V或者DC3.3V或者DC1.8V,通常在设计产品时,产品的标称电压为DC9V,DC12V,DC24V等,将输入的标称电压转化为电路所需要的电压就是电源设计的过程。

我们经常接触AC/DC和DC/DC。AC/DC就是将交流电转换为直流电,比如说手机充电器,是将AC220V转换为DC5V;DC/DC就是将直流转换为直流,比如说将DC24V转换为DC3.3V。

对于输出和输入压差不大的情况,可以使用LDO的方案来解决,比如将DC12V转化为DC5V,就可以使用LDO芯片,LDO的优点就是:1)外围电路简单,2)文波容易控制。对于压差较大的情况,可以使用DC/DC芯片的方案。本文主要讲DC/DC方案。

DC/DC电源类型分为2种,一种是隔离性,一种是非隔离型。隔离型DC/DC 的输出的GND和输入的GND是无关系的,也叫做悬浮电源。常见的DC/DC芯片大都是非隔离型的。首先我们来说下非隔离的DC/DC原理,这类电源又分为boost/buck,即为升压/降压模式。首先分析下DC/DC降压电路:

dc电源基础知识讲解(工程师如何设计电源)(1)

其基本模型如上图,经过我们对buck 电路的原理分析,对于BOOST 应该很清楚了,同样调整PWM的占空比,可以调节输出,当PWM占空比为50%的时候,输出电压为输入电压的2倍。

基本原理如下:

开关导通时, 输入电压流向电感, 电感电流线性增加,电感储能增加,电源向电感转移电能。

开关断开时, 电感电压等于输入电压减去输出电容的电压, 电感电流减少,电感储能减少, 电感储能向负载转移电能。

通过这样不断的开关实现了DC/DC升压,但是这种结构得到的电流比较小,通常在几百毫安,而且效率不高。

最后我们讲解下隔离性DC/DC,这种DC/DC是无升压/降压的说法,其实内部可以理解为直流变交流,然后再线圈耦合,后通过整流变成直流。基本原理框图如下:

dc电源基础知识讲解(工程师如何设计电源)(2)

通过框图大家很容易明白的,这里就不多说了,主要就是调整线圈的匝数,调节输出的。这种电源的特点就是输出电流大。

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