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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(mǎn)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(chēng)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(xiàn)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)zui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(lèi)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。
一個(gè)開(kāi)關(guān)電源一般包含

有開(kāi)關(guān)電源控制器和輸

出兩部分，有些控制器

會(huì)將MOSFET集成到芯片

中去，這樣使用就更簡(jiǎn)

單了，還簡(jiǎn)化了PCB設(shè)

計(jì)，但是設(shè)計(jì)的靈活性

就減少了一些。
開(kāi)關(guān)控制器基本上就是

一個(gè)閉環(huán)的反饋控制系

統(tǒng)，一般都會(huì)有一個(gè)反

饋輸出電壓的采樣電路

以及反饋環(huán)的控制電路

。因此這部分的設(shè)計(jì)在

于保證精確的采樣電路

、控制反饋深度，因?yàn)?/p>

如果反饋環(huán)響應(yīng)過(guò)慢的

話(huà)，對(duì)瞬態(tài)響應(yīng)能力是

會(huì)有很多影響的。
而輸出部分設(shè)計(jì)包含了

輸出電容、輸出電感以

及MOSFET等等，這些元

件的選擇基本上要滿(mǎn)足

一個(gè)性能和成本的平衡

：高的開(kāi)關(guān)頻率就可以

使用小的電感值（意味

著小的封裝和便宜的成

本），但是較高的開(kāi)關(guān)

頻率會(huì)增加干擾和增大

MOSFET的開(kāi)關(guān)損耗，使

效率降低；低的開(kāi)關(guān)頻

率帶來(lái)的結(jié)果則恰好相

反。

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