饮水思源

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电源设计笔记

常用电源分为两类：线性稳压电源、开关电源。

• 线性稳压电源：输出纹波小、效率低、体积大
• 开关电源：纹波大、效率高

传统电源的功耗大，可能引起可靠性方面的问题。由于效率很高，开关电源是今后电源发展的一个趋势。

评价一个电源系统，主要有以下指标：

A. 额定输出电压（也就是电源的标称电压）；

B. 最大输出电流（一般当输出电流过大时，会引起过流保护）；

C. 输出电压容差；

D. 输入电压范围；

E. 输出电压纹波（开关电源中比较重要的指标）；

F. 负载效应（当负载由0增加至100%时，输出端电压的变化）；

G. 源效应（输入端电压的突变，引起输出端电压的变化）；

H. 输入功率因数pf（波形畸变，位移）；

I. 输入电流谐波THD（电流波形失真）；

J. 工作环境条件，如温度、湿度等。

Tips：常用51单片机供电电压范围5V+-0.5V。功率在24W以下的开关电源一般不考虑功率因数pf、电流谐波THD。

稳压二极管的设计：

稳压二极管设计中比较重要的是限流电阻的取法。通常电路设计考虑三点：

稳定电压；额定功率；稳定电流范围

使用这个公式计算R₁值：

常用1W、1/2W的稳压管很容易买到。

三端稳压器：

常用的有78\79系列三端稳压芯片，78系列的最大输入电压为35V，输出电流1A，容差在5%。比较小的封装有78M/78L系列的。有D-PAK、D²-PAK和TO92封装，M系列输出500mA，L系列输出电流100mA。价格很便宜的，78系列0.6￥，M系列的0.2￥。

Tips：78系列稳压器输入输出压差在3V以上比较可靠（最少2V以上）。

如果需要输出可调的，可用LM317。输出电压在1.25V~32V之间可调，输出电流1.5A。价格在1.5￥。

78、79系列稳压器价格低，但缺点是输入输出之间所需压差大，尤其对电池供电产品非常不利。使用低压差稳压器可以解决这个问题。

常用的系列包括：

l 750系列，TL750L05。输入输出典型压差在0.6V，输出电流在150mA，输出电压5V，5%的精度。2.55￥每片

l TPS7350，5V/500mA，2%精度。12.5￥每片。

l MAX8556，性能很好，在4A时具有100mV的压降，设计为嵌入式处理器内核供电。40￥每片。

生产这类器件的厂家有TI、ONSEMI、MAXIM、NATIONAL等。

基准电压源：

A/D转换，D/A转换器常用高精度基准电压，即要求基准参考电压不仅稳定，温度系数低，时飘要求小。只有这样才能保证有效高的电压采样精度。

典型芯片包括：

LM336B-2.5V，+-1%，10mA，+-20ppm/℃ (价格2￥)。

LM385B-2.5V，+-1.5%，20mA，+-20ppm/℃ (价格2￥)。

MC1403-2.5V，+-0.025V，10mA，+-10ppm/℃ (价格3￥左右)。陶瓷封装的稳定性好点。

AD580 (10￥)价格高，性能在上面的芯片中是最佳的。

有些情况下需要输出电压可调的，这时采用TL431，Iout=100~150mA，VREF=2.5V，+-30ppm/℃。

NCV1009也是具有很高精度的2.5V电压参考源，价格在20￥左右。

Tips：芯片REF引脚的供电需要特别注意，应采用电压基准源

负电源输出：

在电池供电产品，双电源供电的运放，需要提供一组负电源。

对于小电流采用电荷泵ICL7660（MAX1044）是足够的（7~8￥）。当输出电路比较大时，可采用开关电源CUK电路。

开关电源：

开关电源分为：AC/DC，DC/DC。AC/DC又分为隔离式、非隔离式。

主要介绍以下几种：

（1）直流降压（Buck）变换器。

常用的是LM2576，输出电流3A，输出固定或可调。价格在7~8￥之间。如果输出纹波较大再加一级LC滤波，L取5uH，C取0.1uF即可。

（2）直流升压（Boost）变换器。

常用的是LM2577。通常升压5~10倍没有任何问题，但不能太高。

（3）CUK产生负压电路

常用的是LM2611，输出电压为输入电压的反向。输出电流最大可达1.2A。此芯片的工作频率较高，可达1.4MHz。高频化可以减小磁芯体积。价格约为20~30￥。

（4）多功能DC/DC控制芯片 MC34(3)063A

该芯片组成Buck，Boost，方向输出，均没有问题。输出电流最大可达1.5A，在1A输出时没有问题。价格也很便宜，2￥左右。

（5）隔离式的DC/DC模块，有TI的Miniature DCP02系列（2W隔离电源模块，有DIP和SOP封装）。国内PS（力源）做得也很多。

（6）多路输出混合电源（电源管理模块）

A. 多路输出混合电源DA9034（4$左右）

B. 国半的LP3971（40￥）