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電源設(shè)計(jì)的技術(shù)


Q1：如何來(lái)評(píng)估一個(gè)系統(tǒng)的電源需求
Answer：對(duì)于一個(gè)實(shí)際的電子系統(tǒng)，要認(rèn)真的分析它的電源需求。不僅僅是關(guān)心輸入電壓、輸出電壓和電流，還要仔細(xì)考慮總的功耗、電源實(shí)現(xiàn)的效率、電源部分對(duì)負(fù)載變化的瞬態(tài)響應(yīng)能力、關(guān)鍵器件對(duì)電源波動(dòng)的容忍范圍以及相應(yīng)的允許的電源紋波，還有散熱問(wèn)題等等。功耗和效率是密切相關(guān)的，效率高了，在負(fù)載功耗相同的情況下總功耗就少，對(duì)降低整個(gè)系統(tǒng)的功率預(yù)算就非常有利了（對(duì)比LDO和開(kāi)關(guān)電源，開(kāi)關(guān)電源的效率要高一些）。值得注意的是，評(píng)估效率不僅僅是看在滿負(fù)載的時(shí)候電源電路的效率，還要關(guān)注輕負(fù)載的時(shí)候效率水平[2]  。
至于負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)能力，對(duì)于一些高性能的CPU應(yīng)用就會(huì)有嚴(yán)格的要求，因?yàn)楫?dāng)CPU突然開(kāi)始運(yùn)行繁重的任務(wù)時(shí)，需要的啟動(dòng)電流是很大的，如果電源電路響應(yīng)速度不夠，造成瞬間電壓下降過(guò)多，導(dǎo)致CPU運(yùn)行出錯(cuò)。
一般來(lái)說(shuō)，要求的電源實(shí)際值多為標(biāo)稱值的±5%，所以可以據(jù)此計(jì)算出允許的電源紋波，當(dāng)然要預(yù)留余量的。
散熱問(wèn)題對(duì)于那些大電流電源和LDO來(lái)說(shuō)比較重要，通過(guò)計(jì)算也是可以評(píng)估是否合適的。
Q2：如何選擇合適的電源實(shí)現(xiàn)電路
Answer：根據(jù)分析系統(tǒng)需求得出的具體技術(shù)指標(biāo)，可以來(lái)選擇合適的電源實(shí)現(xiàn)電路了。一般弱電部分，包括了LDO（線性電源轉(zhuǎn)換器）、開(kāi)關(guān)電源電容降壓轉(zhuǎn)換器和開(kāi)關(guān)電源電感電容轉(zhuǎn)換器。相比之下，LDO設(shè)計(jì)最易實(shí)現(xiàn)、輸出紋波小，但缺點(diǎn)是效率有可能不高、發(fā)熱量大、可提供的電流相較開(kāi)關(guān)電源不大等等。而開(kāi)關(guān)電源電路設(shè)計(jì)靈活、效率高，但存在紋波大、實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜、調(diào)試比較煩瑣等缺點(diǎn)。
Q3：如何為開(kāi)關(guān)電源電路選擇合適的元器件和參數(shù)
Answer：很多的未使用過(guò)開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)的工程師會(huì)對(duì)它產(chǎn)生一定的畏懼心理，比如擔(dān)心開(kāi)關(guān)電源的干擾問(wèn)題、PCB layout問(wèn)題、元器件的參數(shù)和類型選擇問(wèn)題等。其實(shí)只要了解了，使用一個(gè)開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)還是非常方便的。

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