如何设计一个合适的开关电源电路

2020-07-09 00:13字体:
  

  许众未利用过开合电源打算的工程师会对它形成必然的畏忌情绪,比方忧虑开合电源的扰乱题目,PCB layout题目,元器件的参数和类型采选题目等。原来只消体会了,利用开合电源打算还利害常轻易的。

  一个开合电源寻常包蕴有开合电源驾御器和输出两一面,有些驾御器会将MOSFET集成到芯片中去,如许利用就更轻易了,也简化了PCB打算,然则打算的伶俐性就裁汰了少少。

  开合驾御器根本上便是一个闭环的反应驾御编制,是以寻常都邑有一个反应输出电压的采样电道以及反应环的驾御电道。于是这一面的打算正在于确保准确的采样电道,又有来驾御反应深度,由于倘若反应环呼应过慢的话,对瞬态呼应才气是会有很大影响。

  输出一面打算包蕴了输出电容,输出电感以及MOSFET等等,这些器件的采选根本上便是要知足机能和本钱的平均,比方高的开合频率就可能利用小的电感值(意味着小的封装和低廉的本钱),然则高的开合频率会扩充扰乱和对MOSFET的开合损耗,从而效劳低落。低的开合频率带来的结果则是相反的。

  对付输出电容的ESR和MOSFET的Rds_on参数采选也利害常症结的,小的ESR可能减小输出纹波,然则电容本钱会扩充,好的电容会贵嘛。开合电源驾御器驱动才气也要留神,过众的MOSFET是不行被优越驱动的。

  寻常来说,开合电源驾御器的供应商会供给完全的谋略公式和利用计划供工程师模仿的。

  有少少阅历可能共享给大师:(1)电源电道的输出通过低阻值大功率电阻接到板内,如许正在不焊电阻的景况下可能先做到电源电道的先调试,避开后面电道的影响。(2)寻常来说开合驾御器是闭环编制,倘若输出恶化的景况跨越了闭环可能驾御的周围,开合电源就会管事不寻常,是以这种景况就需求不苛查抄反应和采样电道。异常是倘若采用了大ESR值的输出电容,会形成许众的电源纹波,这也会影响开合电源的管事的。

  接地本领的引入最初是为了防守电力或电子等兴办遭雷击而选用的掩护性办法,目标是把雷电形成的雷击电流利过避雷针引入到大地,从而起到掩护修设物的用意。同时,接地也是掩护人身安好的一种有用法子,当某种源由惹起的相线(如电线绝缘不良,线道老化等)和兴办外壳碰触时,兴办的外壳就会有损害电压形成,由此天生的阻滞电流就会流经PE线到大地,从而起到掩护用意。跟着电子通讯和其它数字界限的成长,正在接地编制中只探究防雷和安好已远远不行知足恳求了。比方正在通讯编制中,豪爽兴办之间信号的互连恳求各兴办都要有一个基准地行动信号的参考地。况且跟着电子兴办的纷乱化,信号频率越来越高,于是,正在接地打算中,信号之间的互扰等电磁兼容题目务必予以异常合心,不然,接地欠妥就会重要影响编制运转的牢靠性和安宁性。比来,高速信号的信号回流本领中也引入了“地”的观念。

  正在摩登接地观念中、对付线道工程师来说,该术语的寓意平淡是“线道电压的参考点”;对付编制打算师来说,它经常是机柜或机架;对电气工程师来说,它是绿色安好地线或接到大地的有趣。一个对照通用的界说是“接地是电流返回其源的低阻抗通道”。留神恳求是“低阻抗”和“通道”。

  接地有众种格式,有单点接地,众点接地以及同化类型的接地。而单点接地又分为串联单点接地和并联单点接地。寻常来说,单点接地用于轻易电道,分别性能模块之间接地划分,以及低频(f10MHz)电道时就要采用众点接地了或者众层板(无缺的地平面层)。

  对付一个电子信号来说,它需求寻找一条最低阻抗的电流回流到地的途径,是以怎样经管这个信号回流就变得特别的症结。

  第一,依据公式可能显露,辐射强度是和回道面积成正比的,便是说回流需求走的道途越长,变成的环越大,它对外辐射的扰乱也越大,是以,PCB布板的岁月要尽恐怕减小电源回道和信号回道面积。

  第二,对付一个高速信号来说,供给有好的信号回流可能确保它的信号质地,这是由于PCB上传输线的特色阻抗寻常是以地层(或电源层)为参考来谋略的,倘若高速线相近有持续的地平面,如许这条线的阻抗就能保留持续,倘若有段线相近没有了地参考,如许阻抗就会发作蜕化,不持续的阻抗从而会影响到信号的无缺性。是以,布线的岁月要把高速线分拨到切近地平面的层,或者高速线旁边并行走一两条地线,起到樊篱和就近供给回流的性能。

  第三,为什么说布线的岁月尽量不要跨电源分裂,这也是由于信号逾越了分别电源层后,它的回流途径就会很长了,容易受到扰乱。当然,不是正经恳求不行逾越电源分裂,对付低速的信号是可能的,由于形成的扰乱比拟信号可能不予合切。对付高速信号就要不苛查抄,尽量不要逾越,可能通过调治电源一面的走线。(这是针对众层板众个电源供应景况说的)

  模仿信号和数字信号都要回流到地,由于数字信号蜕化速率速,从而正在数字地上惹起的噪声就会很大,而模仿信号是需求一个洁净的地参考管事的。倘若模仿地和数字地混正在一道,噪声就会影响到模仿信号。

  寻常来说,模仿地和数字地要离开经管,然后通细致的走线连正在一道,或者单点接正在一道。总的思念是尽量阻隔数字地上的噪声窜到模仿地上。当然这也倒霉害常正经的恳求模仿地和数字地务必离开,倘若模仿一面相近的数字地照旧很洁净的线

  对付寻常器件来说,就近接地是最好的,采用了具有无缺地平面的众层板打算后,对付寻常信号的接地就特别容易了,根本法则是确保走线的持续性,裁汰过孔数目;切近地平面或者电源平面,等等。

  有些单板会有对外的输入输出接口,比方串口连合器,网口RJ45连合器等等,倘若对它们的接地打算得欠好也会影响到寻常管事,比如网口互连有误码,丢包等,而且会成为对外的电磁扰乱源,把板内的噪声向外发送。寻常来说会孑立分裂出一块独立的接口地,与信号地的连合采用细的走线欧姆或者小阻值的电阻。细的走线可能用来阻隔信号地上噪音过到接口地上来。同样的,对接口地和接口电源的滤波也要认线

  樊篱电缆的樊篱层都要接到单板的接口地上而不是信号地上,这是由于信号地上有种种的噪声,倘若樊篱层接到了信号地上,噪声电压会驱动共模电流沿樊篱层向外扰乱,是以打算欠好的电缆线寻常都是电磁扰乱的最大噪声输出源。当然条件是接口地也要特别的洁净。

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