南宫28硬件工程师必读何如打算电源电途?

  南宫     |      2024-05-21 23:43

  电子产物要事业就离不开电源,电源的打算正在嵌入式行业、通讯行业、工控行业都非凡紧张,牢靠安宁的供电计划能够使产物事业更安宁、本能更好、事业寿命更长。

  差异的硬件计划,对电源的哀求差异,如单片机必要DC3.3V,而电机恐怕必要DC12V;差异的产物对电源的输入哀求差异,如小爱音箱是市电220V输入,而工控板哀求DC24V输入等。必要遵循差异的需求打算差异的电源打点电道,遵循差异的供电对象打算纷歧致级的电源电道。这日和行家分享一下几种规范的电源打算计划。

  这里所指的低电压是指DC18V以下的电压,这一个别的电道打算是硬件工程师正在事业当中境遇最众的环境,但也是芯片级的办理计划最众的环境。嵌入式掌握板的重心器件是单片机、ARM、FPGA等芯片,常用的电压有DC5V、DC3.3V、DC2.5V、DC1.8V、DC1.2V等。这种环境下对输出电流哀求不是很高是以LDO芯片用的斗劲众,谙习51单片机的诤友都明白,51单片机用DC5V来供电,输出DC5V的LDO芯片如7805、ASM117、LM2940、TPS709等。

  上图是LM2940的规范电道图,这种LDO芯片所必要的外设器件斗劲少,只必要正在输入和输出加几个滤波电容即可安宁事业,省元器件、省空间、操纵容易,独一的不敷之处便是转化效能太低,发烧主要。上图的LM2940电道,只加了四个电容即可安宁的输出DC5V。

  这里所指的中高压日常是指DC24V以上的环境,DC24V仍旧领先了大无数LDO降压芯片的输入电压鸿沟,不再实用。运气的是有许众DC/DC类芯片能够用。这类电源芯片和LDO比拟,其益处便是输入鸿沟宽、转换效能高,其毛病是所需外设元器件较众。常用的DC/DC类芯片有LM2596、LM2576、MP1584等。

  上图是LM2596的规范电道道理图,从图上能够看出比LDO类芯片众了电感、二极管另有电阻等器件。上图是可调版本的道理图,估计打算举措为:Vout=1.23×(1+R89/R88),通过挑选差异的电阻即可输出所必要的电压。LM2596还带有芯片使能端,即芯片的第5引脚Vout=1.23×(1+R89/R88),,当第5引脚接GND时芯片事业,接高电泛泛芯片遏止事业。

  这里所指的高压是指领先DC48V的环境,这种供电常用正在以电池包供电的园地,如电动车行业、电动园林器械行业等。直流高压也领先了DC/DC芯片的输入鸿沟,是以DC/DC芯片也无法操纵了,更宽输入的电源芯片,如XL7025、XL7026、XL7045、XL7046等可知足这类操纵。

  上图是XL7045的规范道理图,其输入鸿沟为DC(10-80)V,输出可调,输出最大电流为300mA,输出电压的估计打算公式为:Vout=1.25×(1+R2/R1),通过医治电阻R2/R1的比值即可输出差异的电压,知足用户的差异需求。

  其常用的外设元器件有电感、二极管和电阻等。实在便是DC/DC芯片,其事业道理为:内部的MOS开闭以肯定的频率经常开断。正在MOS闭当令,电流流经电感和负载,电感储能,二极管处于截止状况。当MOS断开时,电感所积聚的电量给负载供电,同时因为电感的反向电动势使得二极管导通,由此电感、负载、二极管组成回道。电道便是正在MOS管的经常开断中事业的。

  所谓升压电道便是指输出电压要高于输入电压,这类电道用正在便携筑造上斗劲众,斗劲常用的升压芯片有MT3608、XL6008、LM2577、XL6012等。

  上图是XL6008的规范道理图,输入鸿沟为DC(3.6-32)V,输出可调最大可达60V,最大可输出3A的电流。输出电压的估计打算公式为:Vout=1.25×(1+R2/R1),通过设立R2/R1的阻值即可告竣输出电压的医治,操纵简陋容易。

  AC/DC类芯片正在开闭电源、小家电类产物操纵斗劲众,这类芯片如UCC28880/1、LNK304,FSL336,NCP1207等,能够将相易转化为直流,然而其输出的电流不是很大。

  这类芯片常睹的封装为DIP-7或者SOP-7南宫28,输入侧也输出测不远隔,搭筑电道时所必要的外设元器件斗劲众,如电感、二极管、电容、电阻等。其输出电流斗劲小,其后用DC/DC或者LDO芯片做降压打算可基础知足掌握板的供电哀求。

  阻容降压电道常常用正在小家电中,如吹风机、鱼缸加热棒、电络铁等。其益处是电道构造简陋、本钱低廉,毛病是输出功率低、输入和输出间不远隔。

  上图是规范的阻容降压的电道道理图,电容C5起到降压效率,电流的虚部流过C5不会出现功耗,以0.33uF的电容为例,能够估计打算出电容的容抗值:

  以上便是正在打算产物时常境遇的电源打算的几种环境,和行家分享,欲望能给行家正在打算产物时带来一点思绪。