电路板如何设计电源电路?不管是DC/DC,还是AC/DC,这里都有方案

电子产品要工作就离不开电源,电源的设计在嵌入式行业、通信行业、工控行业都非常重要,可靠稳定的供电方案可以使产品工作更稳定、性能更好、工作寿命更长。

不同的硬件方案,对电源的要求不同,如单片机需要DC3.3V,而电机可能需要DC12V;不同的产品对电源的输入要求不同,如小爱音箱是市电220V输入,而工控板要求DC24V输入等。需要根据不同的需求设计不同的电源处理电路,根据不同的供电对象设计不同等级的电源电路。今天和大家分享一下几种典型的电源设计方案。

1-电源板

1.直流低电压降压电路设计(LDO)

这里所指的低电压是指DC18V以下的电压,这一部分的电路设计是硬件工程师在工作当中碰到最多的情况,但也是芯片级的解决方案最多的情况。嵌入式控制板的核心器件是单片机、ARM、FPGA等芯片,常用的电压有DC5V、DC3.3V、DC2.5V、DC1.8V、DC1.2V等。这种情况下对输出电流要求不是很高所以LDO芯片用的比较多,熟悉51单片机的朋友都知道,51单片机用DC5V来供电,输出DC5V的LDO芯片如7805、ASM117、LM2940、TPS709等。

2-LM2940典型电路图

上图是LM2940的典型电路图,这种LDO芯片所需要的外设器件比较少,只需要在输入和输出加几个滤波电容即可稳定工作,省元器件、省空间、使用方便,唯一的不足之处就是转化效率太低,发热严重。上图的LM2940电路,只加了四个电容即可稳定的输出DC5V。

2.直流中高压降压电路设计(DC/DC)

这里所指的中高压一般是指DC24V以上的情况,DC24V已经超过了大多数LDO降压芯片的输入电压范围,不再适用。幸运的是有很多DC/DC类芯片可以用。这类电源芯片和LDO相比,其优点就是输入范围宽、转换效率高,其缺点是所需外设元器件较多。常用的DC/DC类芯片有LM2596、LM2576、MP1584等。

3-LM2596典型电路原理图

上图是LM2596的典型电路原理图,从图上可以看出比LDO类芯片多了电感、二极管还有电阻等器件。上图是可调版本的原理图,计算方法为:Vout=1.23×(1+R89/R88),通过选择不同的电阻即可输出所需要的电压。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时芯片工作,接高电平时芯片停止工作。

3.直流高压降压电路的设计

这里所指的高压是指超过DC48V的情况,这种供电常用在以电池包供电的场合,如电动车行业、电动园林工具行业等。直流高压也超过了DC/DC芯片的输入范围,所以DC/DC芯片也无法使用了,更宽输入的电源芯片,如XL7025、XL7026、XL7045、XL7046等可满足这类应用。

4-XL7045典型应用电路原理图

上图是XL7045的典型原理图,其输入范围为DC(10-80)V,输出可调,输出最大电流为300mA,输出电压的计算公式为:Vout=1.25×(1+R2/R1),通过调节电阻R2/R1的比值即可输出不同的电压,满足用户的不同需求。

其常用的外设元器件有电感、二极管和电阻等。其实就是DC/DC芯片,其工作原理为:内部的MOS开关以一定的频率频繁开断。在MOS闭合时,电流流经电感和负载,电感储能,二极管处于截止状态。当MOS断开时,电感所储存的电量给负载供电,同时由于电感的反向电动势使得二极管导通,由此电感、负载、二极管构成回路。电路就是在MOS管的频繁开断中工作的。

4.直流升压电路的设计

所谓升压电路就是指输出电压要高于输入电压,这类电路用在便携设备上比较多,比较常用的升压芯片有MT3608、XL6008、LM2577、XL6012等。

5-XL6008典型电源原理图

上图是XL6008的典型原理图,输入范围为DC(3.6-32)V,输出可调最大可达60V,最大可输出3A的电流。输出电压的计算公式为:Vout=1.25×(1+R2/R1),通过设置R2/R1的阻值即可实现输出电压的调节,使用简单方便。

4.AC转DC类电源电路

AC/DC类芯片在开关电源、小家电类产品应用比较多,这类芯片如UCC28880/1、LNK304,FSL336,NCP1207等,可以将交流转化为直流,但是其输出的电流不是很大。

6-LNK304典型应用原理图

这类芯片常见的封装为DIP-7或者SOP-7,输入侧也输出测不隔离,搭建电路时所需要的外设元器件比较多,如电感、二极管、电容、电阻等。其输出电流比较小,其后用DC/DC或者LDO芯片做降压设计可基本满足控制板的供电要求。

5.阻容降压类电路设计

阻容降压电路经常用在小家电中,如吹风机、鱼缸加热棒、电络铁等。其优点是电路结构简单、成本低廉,缺点是输出功率低、输入和输出间不隔离。

7-阻容降压典型原理图

上图是典型的阻容降压的电路原理图,电容C5起到降压作用,电流的虚部流过C5不会产生功耗,以0.33uF的电容为例,可以计算出电容的容抗值:

Xc=1/(2πfC)= 1/(2×3.14×50×0.33×10-6)= 9.65K,进而计算出流过电容的电流I= U / Xc = 220 / 9.65 = 22mA。所以阻容降压只适合于小功率和小电流的负载。

以上就是在设计产品时常碰到的电源设计的几种情况,和大家分享,希望能给大家在设计产品时带来一点思路。

(0)

相关推荐

  • 升压降压芯片电路

    升压与降压一般是指电源电路的工作模式,有些电源IC可以同时支持升压和降压模式. 降压模式--Bust mode,这个大家比较熟悉的,用的也比较多,比如5V->3.3V稳压,对应的芯片很多大家上网 ...

  • 【电路“芯”说】MCU系统供电方案分析

    在我们平时设计一个电子系统时,供电方案往往是最重要且最容易被忽视的环节.一个电路供电系统的好坏,直接影响了整个电路的性能,这些影响包括电路的驱动能力,温升,EMC等方面.而对于MCU电路来说,电源电路 ...

  • 3.3V降压1.8V,3V降压1.8V电源芯片

    3.3V 降压 1.8V,3V 降压 1.8V 稳压芯片,降压芯片,电源芯片和 LDO,输出 3A 芯片,外围 简单降压芯片,固定稳压 1.8V 的 IC,效率 95%降压芯片,三极管稳压 IC 3. ...

  • 48V转12V电源芯片,48V转15V电源芯片电路图

     48V电源,48V电瓶车电压如48V-60V等,需要降压到12V的温度电压,或者48V降压到15V的稳定电压,输出电流的大小也取决了不同的电源管理芯片. 48V转12V和48V转15V的方案只推荐一 ...

  • 15V转3.3V,18V转3.3V降压芯片和LDO选型介绍

    15V转3.3V电源芯片,18V转3.3V电源芯片,15V转3.3V降压芯片,18V转3.3V降压芯片,15V转3.3V稳压芯片,18V转3.3V稳压芯片. 15V和18V供电电压输入,降压转3.3V ...

  • 24h|斯嘉丽约翰逊再演文艺片;索尼夺得昆汀新作全球发行权;澳洲金属乐队AC/DC吉他手去世

    影事 24h 斯嘉丽·约翰逊再演文艺片 斯嘉丽·约翰逊又了最新动向,她将加盟<迈耶罗维茨的故事>导演诺亚·鲍姆巴赫的未定名新片,此外,亚当·德赖弗.劳拉·邓恩等实力派明星均加盟本片.本片预 ...

  • AC/DC基础:所谓开关方式

    使用开关元件的AC/DC转换方式如图5所示. 开关方式为一开始先用桥式二极器,整流100VAC.变压器方式,会先利用变压器降低AC/AC电压,但开关方式却是直接整流高AC电压.因此,桥式二极管必须能够 ...

  • AC/DC的基础

    在此将说明AC(交流)电压转换成DC(直流)电压的基本方法,变压器方式和开关方式.此外,也将进行变压器方式和开关方式的比较探讨总述. 首先,"为何必须AC/DC转换?"让我们先回到 ...

  • 干货 | 实例讲解AC/DC 降压转换器电路讲解

    诸如智能电表或者功率监控器的离线设备都有一些要求10W以下非隔离DC电源的电子元件.到目前为止,通过一个AC电源提供低功耗DC电源的唯一实用方法仍然是在整流器后面使用一个效率极低.未经调节的电阻/电容 ...

  • 实例分析!AC/DC 降压转换器电路讲解

    诸如智能电表或者功率监控器的离线设备都有一些要求10W以下非隔离DC电源的电子元件.到目前为止,通过一个AC电源提供低功耗DC电源的唯一实用方法仍然是在整流器后面使用一个效率极低.未经调节的电阻/电容 ...

  • 西电-印刷电路板(PCB)设计指南

    说明:本文来源网络:文中观点仅供分享交流,不代表本公众号立场,转载请注明出处,如涉及版权等问题,请您告知,我们将及时处理.

  • 将GaN用于功率因数校正:96% AC/DC效率创纪录!

    随着全球数据中心规模的不断扩大,对提高用电效率的需求越来越高.数据中心中约50%的电力浪费在转换.分配或热管理上.因此进一步提升AC/DC的转换效率成为现实需求. 以下介绍几种工程师用来提升AC/DC ...

  • 实例分析,AC/DC 降压转换器电路

    电子汇 20篇原创内容公众号诸如智能电表或者功率监控器的离线设备都有一些要求10W以下非隔离DC电源的电子元件.到目前为止,通过一个AC电源提供低功耗DC电源的唯一实用方法仍然是在整流器后面使用一个效 ...

  • 扎导滚导谈DC漫威异同,DC宇宙有更多可能性,最想吉祥物混搭组队

    最近美漫电影似乎都和多元宇宙扯上了关系,其实在DC漫威各自的漫画中,都在很久之前就出现了这个概念.DC的多元宇宙更是他们数十年来的主打内容之一,因此不管是漫画.动画还是电影剧集,他们都允许多个版本的角 ...