电源IC特点及原理

能提供信号的电子设备叫做信号源。晶体三极管能把前面送来的信号加以放大，又把放大了的信号传送到后面的电路中去。晶体三极管对后面的电路来说，也可以看做是信号源。整流电源、信号源有时也叫做电源。电源是向电子设备提供功率的装置，也称电源供应器，它提供计算机中所有部件所需要的电能。电源功率的大小，电流和电压是否稳定，将直接影响计算机的工作性能和使用寿命。发电机能把机械能转换成电能，干电池能把化学能转换成电能。

发电机、电池本身并不带电，它的两极分别有正负电荷，由正负电荷产生电压(电流是电荷在电压的作用下定向移动而形成的)，电荷导体里本来就有，要产生电流只需要加上电压即可，当电池两极接上导体时为了产生电流而把正负电荷释放出去，当电荷散尽时，也就荷尽流(压)消了。干电池等叫做电源。通过变压器和整流器，把交流电变成直流电的装置叫做整流电源。

开关电源的工作过程相当容易理解，在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线性电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态，在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的(在导通时，电压低，电流大;关断时，电压高，电流小)/功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。与线性电源相比，PWM开关电源更为有效的工作过程是通过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。 脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低。通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压值。最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。控制器的主要目的是保持输出电压稳定，其工作过程与线性形式的控制器很类似。也就是说控制器的功能块、电压参考和误差放大器，可以设计成与线性调节器相同。他们的不同之处在于，误差放大器的输出(误差电压)在驱动功率管之前要经过一个电压/脉冲宽度转换单元。开关电源有两种主要的工作方式：正激式变换和升压式变换。尽管它们各部分的布置差别很小，但是工作过程相差很大，在特定的应用场合下各有优点。

电源IC 种类繁多，共同特点有：工作电压低：一般的工作电压为3.0～3.6V。有一些工作电压更低，如2.0、2.5、2.7V 等;也有一些工作电压为5V，还有少数12V 或28V 的特殊用途的电压源。工作电流小：从几毫安到几安都有，但由于大多数嵌入式电子产品的工作电流小于300mA，所以30～300mA 的电源IC在品种及数量上占较大的比例。封装尺寸小：近年来发展的便携式产品都采用贴片式器件，电源IC 也不例外，主要有SO 封装、SOT-23 封装，μMAX 封装及封装尺寸最小的SC-70 及最新的SMD 封装等，使电源占的空间越来越小。完善的保护措施：新型电源IC 有完善的保护措施，这包括：输出过流限制、过热保护、短路保护及电池极性接反保护，使电源工作安全可靠，不易损坏。耗电小及关闭电源功能：新型电源IC 的静态电流都较小，一般为几十μA 到几百μA。个别微功耗的线性稳压器其静态电流仅1.1μA。另外，不少电源IC 有关闭电源控制端功能(用电平来控制)，在关闭电源状态时IC 自身耗电在1μA 左右。由于它可使一部分电路不工作，可大大节省电能。例如，在无线通信设备上，在发送状态时可关闭接收电路;在未接收到信号时可关闭显示电路等。有电源工作状态信号输出：不少便携式电子产品中有单片机，在电源因过热或电池低电压而使输出电压下降一定百分数时，电源IC 有一个电源工作状态信号输给单片机，使单片机复位。利用这个信号也可以做成电源工作状态指示(当电池低电压时，有LED 显示)。输出电压精度高：一般的输出电压精度为±2～4%之间，有不少新型电源IC 的精度可达±0.5～±1%;并且输出电压温度系数较小，一般为±0.3～±0.5mV/℃，而有一些可达到±0.1mV/℃的水平。线性调整率一般为0.05%～0.1%/V，有的可达0.01%/V;负载调整率一般为0.3～0.5%/mA，有的可达0.01%/mA。新型组合式电源IC：升压式DC/DC 变换器的效率高但纹波及噪声电压较大，低压差线性稳压器效率低但噪声最小，这两者结合组成的双输出电源IC 可较好地解决效率及噪声的问题。例如，数字电路部分采用升压式DC/DC 变换器电源而对噪声敏感的电路采用LDO 电源。这种电源IC 有MAX710/711，MAX1705/1706 等。另一种例子是电荷泵+LDO 组成，输出稳压的电荷泵电源IC，例如MAX868，它可输出0～-2VIN 可调的稳定电压，并可提供30mA 电流;MAX1673稳压型电荷泵电源IC 输出与VIN 相同的负压，输出电流可达125mA。