了解電源設(shè)計(jì)的基本原理對(duì)于避免故障和確保高速單片機(jī)、存儲(chǔ)芯片和邏輯IC滿(mǎn)足設(shè)計(jì)預(yù)期非常重要。在本文中，英銳恩單片機(jī)開(kāi)發(fā)工程師將介紹電源設(shè)計(jì)的基本原理，提供確保電子電路性能可靠所需的知識(shí)。

一、為什么正確掌握電源設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)很重要？

電源不如功能強(qiáng)大的32位微控制器和其他花哨的IC令人興奮。然而，如果它不遵守基本原則，你就會(huì)遇到各種粗魯?shù)捏@喜。例如，無(wú)法提供穩(wěn)定電壓的電源會(huì)使微控制器進(jìn)入掉電復(fù)位狀態(tài)。這會(huì)導(dǎo)致微控制器運(yùn)行中斷，因?yàn)橹灰妷旱陀诘綦婇撝担蜁?huì)不斷復(fù)位。

開(kāi)關(guān)電源通常用于電子產(chǎn)品中。它具有一個(gè)PWM控制器，可以打開(kāi)和關(guān)閉電壓以提供所需的電壓電平。如果沒(méi)有正確濾除高速開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的噪聲，它會(huì)影響負(fù)載電路。

如果你沒(méi)有正確掌握電源設(shè)計(jì)的基本原理，你最終可能還會(huì)遇到影響電源本身性能的問(wèn)題。未能解決電源的熱管理可能會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱。如果忽略瞬態(tài)保護(hù)，則會(huì)導(dǎo)致浪涌損壞。為了防止這些問(wèn)題，讓我們首先回顧一下電源的基本組成部分。

二、電源的關(guān)鍵部件有哪些？

在設(shè)計(jì)電源時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到以下組件。

（1）變壓器

變壓器用于隔離電源。它將主交流電壓降低到較低的值，然后將其饋入整流器電路。在設(shè)計(jì)隔離電源時(shí)，選擇具有正確匝數(shù)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(gè)橋式整流器將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓。橋式整流器由4個(gè)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(lián)，以平滑直流紋波。

（3）PWM控制器

如果你正在使用開(kāi)關(guān)模式電源，則需要在設(shè)計(jì)中包含一個(gè)PWM控制器。PWM控制器連接到功率MOSFET，該MOSFET充當(dāng)以特定占空比工作的開(kāi)關(guān)。PWM控制器可用于降壓、升壓或降壓-升壓電源配置。

PWM驅(qū)動(dòng)的電源效率更高，產(chǎn)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(dāng)?shù)屯V波器，防止高頻噪聲潛入負(fù)載電路。

三、緩解電源設(shè)計(jì)中的熱管理

無(wú)論是在設(shè)計(jì)線(xiàn)性電源還是開(kāi)關(guān)電源，熱管理都很重要。雖然后者確實(shí)產(chǎn)生較少的熱量，但確保熱量有效消散仍然很重要。散熱孔和散熱片通常用于驅(qū)散功率MOSFET的熱量。

確保開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生最小的開(kāi)關(guān)噪聲也是一個(gè)挑戰(zhàn)。除了選擇正確的LC濾波器截止值外，減少連接跡線(xiàn)上的寄生電感也很重要。這可以通過(guò)使走線(xiàn)盡可能短來(lái)實(shí)現(xiàn)。

電源必須設(shè)計(jì)為在額定電流下可靠運(yùn)行，需要注意的一個(gè)重要方面是走線(xiàn)寬度。走線(xiàn)寬度必須足夠大，以便在不退化的情況下處理最大電流。

以上就是英銳恩單片機(jī)開(kāi)發(fā)工程師分享的“電子基礎(chǔ)：電源設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)”。英銳恩專(zhuān)注單片機(jī)應(yīng)用方案設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，提供8位單片機(jī)、16位單片機(jī)、32位單片機(jī)。