3HAC16014-1新增

电源设计的技术

 

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[2]  。

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。