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[导读]为增进大家对电源的认识,本文将对电源的分类以及电源设计的一些相关问题予以介绍。

电源是向电子设备提供功率的装置,也称电源供应器。日常生活中,我们已离不开电源。为增进大家对电源的认识,本文将对电源的分类以及电源设计的一些相关问题予以介绍。如果你对电源具有兴趣,不妨一起继续往下阅读哦。

一、电源分类

1、普通电源

又可细分为:开关电源、逆变电源、交流稳压电源、直流稳压电源、DC/DC电源、通信电源、模块电源、变频电源、UPS电源、EPS应急电源、净化电源、PC电源、整流电源、定制电源、加热电源、焊接电源/电弧电源、电镀电源、网络电源、电力操作电源、适配器电源、线性电源、电源控制器/驱动器、功率电源、其他普通电源、参数电源、调压电源、变压器电源。

2、特种电源

特种电源又可细分为:岸电电源、安防电源、高压电源、医疗电源、军用电源、航空航天电源、激光电源、其他特种电源。

特种电源即特殊种类的电源。所谓特殊主要是由于衡量电源的技术指标要求不同于常用的电源,其主要是输出电压特别高,输出电流特别大,或者对稳定度、动态响应及纹波要求特别高,或者要求电源输出的电压或电流是脉冲或其它一些要求。这就使得在设计及生产此类电源时有比普通电源有更特殊甚至更严格的要求。特种电源一般是为特殊负载或场合要求而设计的,它的应用十分广泛。主要有:电镀电解、阳极氧化、感应加热、医疗设备、电力操作、电力试验、环保除尘、空气净化、食品灭菌、激光红外、光电显示等。而在国防及军事上,特种电源更有普通电源不可取代的用途,主要用于:雷达导航、高能物理、等离子体物理及核技术研究等。

二、电源设计相关问题

Q1:如何来评估一个系统的电源需求

Answer:对于一个实际的电子系统,要认真的分析它的电源需求。不仅仅是关心输入电压、输出电压和电流,还要仔细考虑总的功耗、电源实现的效率、电源部分对负载变化的瞬态响应能力、关键器件对电源波动的容忍范围以及相应的允许的电源纹波,还有散热问题等等。功耗和效率是密切相关的,效率高了,在负载功耗相同的情况下总功耗就少,对降低整个系统的功率预算就非常有利了(对比LDO和开关电源,开关电源的效率要高一些)。值得注意的是,评估效率不仅仅是看在满负载的时候电源电路的效率,还要关注轻负载的时候效率水平。

至于负载瞬态响应能力,对于一些高性能的CPU应用就会有严格的要求,因为当CPU突然开始运行繁重的任务时,需要的启动电流是很大的,如果电源电路响应速度不够,造成瞬间电压下降过多,导致CPU运行出错。

一般来说,要求的电源实际值多为标称值的±5%,所以可以据此计算出允许的电源纹波,当然要预留余量的。

散热问题对于那些大电流电源和LDO来说比较重要,通过计算也是可以评估是否合适的。

Q2:如何选择合适的电源实现电路

Answer:根据分析系统需求得出的具体技术指标,可以来选择合适的电源实现电路了。一般弱电部分,包括了LDO(线性电源转换器)、开关电源电容降压转换器和开关电源电感电容转换器。相比之下,LDO设计最易实现、输出纹波小,但缺点是效率有可能不高、发热量大、可提供的电流相较开关电源不大等等。而开关电源电路设计灵活、效率高,但存在纹波大、实现比较复杂、调试比较烦琐等缺点。

Q3:如何为开关电源电路选择合适的元器件和参数

Answer:很多的未使用过开关电源设计的工程师会对它产生一定的畏惧心理,比如担心开关电源的干扰问题、PCB layout问题、元器件的参数和类型选择问题等。其实只要了解了,使用一个开关电源设计还是非常方便的。

一个开关电源一般包含有开关电源控制器和输出两部分,有些控制器会将MOSFET集成到芯片中去,这样使用就更简单了,还简化了PCB设计,但是设计的灵活性就减少了一些。

开关控制器基本上就是一个闭环的反馈控制系统,一般都会有一个反馈输出电压的采样电路以及反馈环的控制电路。因此这部分的设计在于保证精确的采样电路、控制反馈深度,因为如果反馈环响应过慢的话,对瞬态响应能力是会有很多影响的。

而输出部分设计包含了输出电容、输出电感以及MOSFET等等,这些元件的选择基本上要满足一个性能和成本的平衡:高的开关频率就可以使用小的电感值(意味着小的封装和便宜的成本),但是较高的开关频率会增加干扰和增大MOSFET的开关损耗,使效率降低;低的开关频率带来的结果则恰好相反。

对于输出电容的ESR和MOSFET的Rds_on参数选择也是非常关键的:选择小的ESR可以减小输出纹波,但是电容成本就会增加(好的电容会贵嘛)。开关电源控制器驱动能力也是需要注意:过多的MOSFET是不能被很好驱动的。

一般来说,开关电源控制器的供应商会提供具体的计算公式和使用方案供工程师借鉴。

以上便是此次带来的电源相关内容,通过本文,希望大家对电源已经具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

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