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搞嵌入式的工程師們往往把單片機、ARM、DSP、FPGA搞的得心應手，而一旦進行系統設計，到了給電源系統供電，雖然也能讓其精心設計的程序運行起來，但對于新手來說，有時可能效率低下，往往還有供電電流不足或過大引起這樣那樣的問題，本文十大金律輕松搞定DC/DC電源轉換電路設計。
第一條、搞懂DC/DC電源怎么回事
DC/DC電源電路又稱為DC/DC轉換電路，其主要功能就是進行輸入輸出電壓轉換。一般我們把輸入電源電壓在72V以內的電壓變換過程稱為DC/DC轉換。常見的電源主要分為車載與通訊系列和通用工業與消費系列，前者的使用的電壓一般為48V、36V、24V等，后者使用的電源電壓一般在24V以下。
不同應用領域規律不同，如PC中常用的是12V、5V、3.3V，模擬電路電源常用5V 15V，數字電路常用3.3V等，現在的FPGA、DSP還用2V以下的電壓，諸如1.8V、1.5V、1.2V等。在通信系統中也稱二次電源，它是由一次電源或直流電池組提供一個直流輸入電壓，經DC/DC變換以后在輸出端獲一個或幾個直流電壓。
第二條、需要知道的DC/DC轉換電路分類
DC/DC轉換電路主要分為以下三大類：
①穩壓管穩壓電路。 ②線性 (模擬)穩壓電路。 ③開關型穩壓電路
第三條、最簡單的 穩壓管電路設計方案
穩壓管穩壓電路電路結構簡單，但是帶負載能力差，輸出功率小，一般只為芯片提供基準電壓，不做電源使用。比較常用的是并聯型穩壓電路，其電路簡圖如圖(1)所示，
選擇穩壓管時一般可按下述式子估算： (1) Uz=Vout; (2)Izmax=(1.5-3)ILmax (3)Vin=(2-3)Vout 這種電路結構簡單，可以抑制輸入電壓的擾動，但由于受到穩壓管最大工作電流限制，同時輸出電壓又不能任意調節，因此該電路適應于輸出電壓不需調節，負載電流小，要求不高的場合，該電路常用作對供電電壓要求不高的芯片供電。
第四條、基準電壓源芯片穩壓電路
穩壓電路的另一種形式，有些芯片對供電電壓要求比較高，例如AD DA芯片的基準電壓等，這時常用的一些電壓基準芯片如TL431、 MC1403 ,REF02等。TL431是最常用基準源芯片，有良好的熱穩定性能的三端可調分流基準電壓源。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設置到從Vref(2.5V)到36V范圍內的任何值。最常用的電路應用如下圖示，此時Vo=(1+R1/R2)Vref。選擇不同的R1和R2的值可以得到從2.5V到36V范圍內的任意電壓輸出，特別地，當R1=R2時，Vo=5V。
其他的幾個基準電壓源芯片電路類似。
第五條、串聯型穩壓電源的電路認識
串聯型穩壓電路屬直流穩壓電源中的一種，其實是在三端穩壓器出現之前比較常用的直流供電方法，在三端穩壓器出現之前，串聯穩壓器通常有OP放大器和穩壓二極管構成誤差檢測電路，如下圖，該電路中，OP放大器的反向輸入端子與輸出電壓的檢測信號相連，正向輸入端子與基準電壓Vref相連，Vs=Vout*R2/(R1+R2).由于放大信號ΔVs為負值，控制晶體管的基級電壓下降，因此輸出電壓減小在正常情況下，必有Vref=Vs=Vout*R2/(R1+R2)，調整R1，R2之比可設定所需要的輸出電壓值。
圖中所示只是這也是三端穩壓器的基本原理，其實負載大小可以可以把三極管換成達林頓管等等，這種串聯型穩壓電路做組成的直流穩壓電源處理不當，極易產生振蕩?，F在沒有一定模擬功底的工程師，一般現在不用這種方法，而是直接采用集成的三端穩壓電路，進行DC/DC轉換電路的使用。
第六條、 線性(模擬)集成穩壓電路常用設計方案
線性穩壓電路設計方案主要以三端集成穩壓器為主。三端穩壓器，主要有兩種：
一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩壓器，三端穩壓器的通用產品有78系列(正電源)和79系列(負電源)，輸出電壓由具體型號中的后面兩個數字代表，有5V，6V，8V，9V，12V，15V，18V，24V等檔次。輸出電流以78(或79)后面加字母來區分。L表示0.1A,M表示0.5A，無字母表示1.5A，如78L05表求5V 0.1A。
另一種輸出電壓是可調的線性穩壓電路，稱為可調輸出三端穩壓器，這類芯片代表是是LM317(正輸出)和LM337(負輸出)系列。其最大輸入輸出極限差值在40V，輸出電壓為1.2V-35V(-1.2V--35V)連續可調，輸出電流為0.5-1.5A，輸出端與調整端之間電壓在1.25V，調整端靜態電流為50uA。
其基本原理相同，均采用串聯型穩壓電路。在線性集成穩壓器中，由于三端穩壓器只有三個引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能穩定，價格低廉等優點，因而得到廣泛應用。
第七條 、DCDC轉換開關型穩壓電路設計方案
上面所述的幾種DCDC轉換電路都屬于串聯反饋式穩壓電路，在此種工作模式中集成穩壓器中調整管工作在線性放大狀態，因此當負載電流大時，損耗比較大，即轉換效率不高。因此使用集成穩壓器的電源電路功率都不會很大，一般只有2-3W，這種設計方案僅適合于小功率電源電路。
采用開關電源芯片設計的DCDC轉換電路轉化效率高，適用于較大功率電源電路。目前得到了廣泛的應用，常用的分為非隔離式的開關電源與隔離式的開關電源電路。
DCDC轉換開關型穩壓電路設計方案，采用開關電源芯片設計的DCDC轉換電路轉化效率高，適用于較大功率電源電路。目前得到了廣泛的應用，常用的分為非隔離式的開關電源與隔離式的開關電源電路。當然開關電源基本的拓撲包括降壓型、升壓型、升降壓型及反激、正激、橋式變化等等。
第一條、搞懂DC/DC電源怎么回事
DC/DC電源電路又稱為DC/DC轉換電路，其主要功能就是進行輸入輸出電壓轉換。一般我們把輸入電源電壓在72V以內的電壓變換過程稱為DC/DC轉換。常見的電源主要分為車載與通訊系列和通用工業與消費系列，前者的使用的電壓一般為48V、36V、24V等，后者使用的電源電壓一般在24V以下。
不同應用領域規律不同，如PC中常用的是12V、5V、3.3V，模擬電路電源常用5V 15V，數字電路常用3.3V等，現在的FPGA、DSP還用2V以下的電壓，諸如1.8V、1.5V、1.2V等。在通信系統中也稱二次電源，它是由一次電源或直流電池組提供一個直流輸入電壓，經DC/DC變換以后在輸出端獲一個或幾個直流電壓。
第二條、需要知道的DC/DC轉換電路分類
DC/DC轉換電路主要分為以下三大類：
①穩壓管穩壓電路。 ②線性 (模擬)穩壓電路。 ③開關型穩壓電路
第三條、最簡單的 穩壓管電路設計方案
穩壓管穩壓電路電路結構簡單，但是帶負載能力差，輸出功率小，一般只為芯片提供基準電壓，不做電源使用。比較常用的是并聯型穩壓電路，其電路簡圖如圖(1)所示，
選擇穩壓管時一般可按下述式子估算： (1) Uz=Vout; (2)Izmax=(1.5-3)ILmax (3)Vin=(2-3)Vout 這種電路結構簡單，可以抑制輸入電壓的擾動，但由于受到穩壓管最大工作電流限制，同時輸出電壓又不能任意調節，因此該電路適應于輸出電壓不需調節，負載電流小，要求不高的場合，該電路常用作對供電電壓要求不高的芯片供電。
第四條、基準電壓源芯片穩壓電路
穩壓電路的另一種形式，有些芯片對供電電壓要求比較高，例如AD DA芯片的基準電壓等，這時常用的一些電壓基準芯片如TL431、 MC1403 ,REF02等。TL431是最常用基準源芯片，有良好的熱穩定性能的三端可調分流基準電壓源。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設置到從Vref(2.5V)到36V范圍內的任何值。最常用的電路應用如下圖示，此時Vo=(1+R1/R2)Vref。選擇不同的R1和R2的值可以得到從2.5V到36V范圍內的任意電壓輸出，特別地，當R1=R2時，Vo=5V。
其他的幾個基準電壓源芯片電路類似。
第五條、串聯型穩壓電源的電路認識
串聯型穩壓電路屬直流穩壓電源中的一種，其實是在三端穩壓器出現之前比較常用的直流供電方法，在三端穩壓器出現之前，串聯穩壓器通常有OP放大器和穩壓二極管構成誤差檢測電路，如下圖，該電路中，OP放大器的反向輸入端子與輸出電壓的檢測信號相連，正向輸入端子與基準電壓Vref相連，Vs=Vout*R2/(R1+R2).由于放大信號ΔVs為負值，控制晶體管的基級電壓下降，因此輸出電壓減小在正常情況下，必有Vref=Vs=Vout*R2/(R1+R2)，調整R1，R2之比可設定所需要的輸出電壓值。
圖中所示只是這也是三端穩壓器的基本原理，其實負載大小可以可以把三極管換成達林頓管等等，這種串聯型穩壓電路做組成的直流穩壓電源處理不當，極易產生振蕩?，F在沒有一定模擬功底的工程師，一般現在不用這種方法，而是直接采用集成的三端穩壓電路，進行DC/DC轉換電路的使用。
第六條、 線性(模擬)集成穩壓電路常用設計方案
線性穩壓電路設計方案主要以三端集成穩壓器為主。三端穩壓器，主要有兩種：
一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩壓器，三端穩壓器的通用產品有78系列(正電源)和79系列(負電源)，輸出電壓由具體型號中的后面兩個數字代表，有5V，6V，8V，9V，12V，15V，18V，24V等檔次。輸出電流以78(或79)后面加字母來區分。L表示0.1A,M表示0.5A，無字母表示1.5A，如78L05表求5V 0.1A。
另一種輸出電壓是可調的線性穩壓電路，稱為可調輸出三端穩壓器，這類芯片代表是是LM317(正輸出)和LM337(負輸出)系列。其最大輸入輸出極限差值在40V，輸出電壓為1.2V-35V(-1.2V--35V)連續可調，輸出電流為0.5-1.5A，輸出端與調整端之間電壓在1.25V，調整端靜態電流為50uA。
其基本原理相同，均采用串聯型穩壓電路。在線性集成穩壓器中，由于三端穩壓器只有三個引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能穩定，價格低廉等優點，因而得到廣泛應用。
第七條 、DCDC轉換開關型穩壓電路設計方案
上面所述的幾種DCDC轉換電路都屬于串聯反饋式穩壓電路，在此種工作模式中集成穩壓器中調整管工作在線性放大狀態，因此當負載電流大時，損耗比較大，即轉換效率不高。因此使用集成穩壓器的電源電路功率都不會很大，一般只有2-3W，這種設計方案僅適合于小功率電源電路。
采用開關電源芯片設計的DCDC轉換電路轉化效率高，適用于較大功率電源電路。目前得到了廣泛的應用，常用的分為非隔離式的開關電源與隔離式的開關電源電路。
DCDC轉換開關型穩壓電路設計方案，采用開關電源芯片設計的DCDC轉換電路轉化效率高，適用于較大功率電源電路。目前得到了廣泛的應用，常用的分為非隔離式的開關電源與隔離式的開關電源電路。當然開關電源基本的拓撲包括降壓型、升壓型、升降壓型及反激、正激、橋式變化等等。
非隔離式DCDC開關轉換電路設計方案。
工商網監
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