線性 開關電源分析課件

電源一、線性電源和開關電源二、模擬電源和數(shù)字電源三、地線的連接與布線一、線性電源與開關電源1、線性電源調(diào)整管工作在線性狀態(tài)的穩(wěn)壓電源稱之為線性穩(wěn)壓器。線性穩(wěn)壓器也分為兩種：普通線性穩(wěn)壓器和低壓線性穩(wěn)壓器。（1）普通線性穩(wěn)壓電源

如圖，為普通線性穩(wěn)壓電源的一般內(nèi)部電路示意圖，則Uo=Ui-Uce，式中Uce為調(diào)整管壓降，則當Ui增大時，對電壓比較器U1，由于其同向輸入端電壓Ui保持不變，且反向輸入端電壓增大，則其輸出電壓增大，輸出的驅(qū)動電流亦增大，則Uce增大，

（2）低壓線性穩(wěn)壓器（LDO）其工作原理與普通線性穩(wěn)壓器工作原理完全一樣，都是通過控制調(diào)整管的壓降實現(xiàn)穩(wěn)壓，二者的差異在于所采用的調(diào)整管結(jié)構(gòu)不同，從而使LDO比普通線性穩(wěn)壓器壓差更小，功耗更低，從而效率更高；同時其輸出噪聲較小，并具有極高的信噪抑制比，適用于用在對噪聲較敏感的小信號處理電路。2、開關電源（1）電容式開關電源（電荷泵）

電荷泵的基本工作原理是利用電容的儲能特性，通過可控開關的高頻開關動作，將輸入的電能儲存在電容里，當開關斷開時，電能在釋放給負載，體功能量。其輸出的功率和電壓能力與占空比（開關導通時間和整個開關的周期的比值）有關，可用于升壓和降壓，其內(nèi)部的FET開關陣列以一定的方式控制快速電容的充放電，從而使輸出電壓以一定的因數(shù)倍增或降低，從而得到所需要的輸出電壓。其特點是轉(zhuǎn)換效率較高，設計方便，但輸出電流較小，。（2）電感式開關電源 其工作原理與電容式開關電源的區(qū)別是它的儲能原件是電感，其余與電荷泵完全一樣。其其特點是：功耗較小，效率較高，且穩(wěn)壓范圍較寬，并有較大的濾波作用，且輸出電流較大，但輸出存在較大紋波和開關噪聲，外圍電路也較復雜。 3、選擇電源芯片的原則

（1）明確輸入輸出電壓范圍，確定應選取升壓還是降壓芯片；若是降壓，還需計算輸入輸出壓差，若小于1V，則考慮采用LDO；若在1V以上，則普通線性穩(wěn)壓器和電感式開關電源皆可，單過考慮效率的話，則電感式開關電源更適合。 （2）選用電源芯片時為保證電源的使用壽命，需要留有一定的余量，較合適的工作電流是芯片最大工作電流的70%~90%，當使用線性穩(wěn)壓器時應留有較大余量，否則會照成芯片嚴重發(fā)熱，影響使用。 （3）對于電池供電系統(tǒng)，需要考慮的主要因素是電源的效率問題，就效率而言，電感式開關電源的效率是最高的，但其輸出噪聲較大；若要求輸出穩(wěn)定，噪聲小，則選取線性穩(wěn)壓器。 （4）若輸出電流較大，則選取電感式開關電源。二、模擬電源和數(shù)字電源 一種比較簡單的分離方法是，將數(shù)字電源和模擬電源之間用一個小電阻隔離開（這種隔離并不是完全的隔離，完全的隔離是采用數(shù)字和模擬電源單獨供電），其模擬地和數(shù)字地則是用一個電感隔離開，具體設計中，一般只讓數(shù)字地和模擬地在接口處通過電感相接。 另外，數(shù)字信號和模擬信號應盡量遠離，即：使數(shù)字信號和模擬信號分開；若為單獨的A/D、D/A芯片，在布線時應在每個芯片的電源線和地線間加旁路電容，且應盡量靠近芯片。如果可以，也可用地線將模擬信號輸入端包圍起來，以降低分布電容和隔斷漏電通路。ⅲ、印刷電路板分區(qū)集中并聯(lián)一點接地

當同一印刷板上有多個不同功能的電路時，可將同一功能單元的元器件集中于一點接地，自成獨立回路，這樣可使電線電流不會流到其他功能單元的回路中去，避免了對其他單元的干擾；同時，還應將各功能單元的接地塊與主機的電源地相連接。3、配置去藕電容的方法ⅰ、電源去耦

在每個印制板的入口處的電源線和地線之間并接退耦電容，并接的電容應為一個大容量的電解電容（10~100uf）和一個0.01~0.1uf的非電解電容，其中的大電容是為了去掉低頻干擾部分，一般用鋁或鉭電容；小電容是為了去掉高頻干擾部分，一般用自身電感小的云母或陶瓷電容。ⅱ、集成芯片去耦

原則上每個集成芯片都應安置一個0.1uf的陶瓷電容器；如果電路板空隙小不足以安裝，可每4~10個芯片安置一個1~10uf的限噪聲用的鉭電容器；對抗噪聲較弱、關斷電流大的ROM、RAM存儲器，應在芯片的Vcc和GND間直接接入去耦電容。 安裝電容時應盡量縮短電容器的引線，另外，每個芯片的去耦電容應安裝在本集成芯片的Vcc和GND線上，避免安裝到別的GND上。ⅲ、電源線的布置

應盡量時電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)信息的傳遞方向一致，這樣有助于增強抗噪聲能力。4、布線原則ⅰ、導線間距離要盡量加大；ⅱ、采用隔離走線，即在不得不平行走線時可在兩條信號線間加一條接地線來進行隔離ⅲ、對于印制板上容易接受干擾的信號線，不能與能夠產(chǎn)生干擾或傳