电源设计_培训班


Time:2023-05-22 20:02:20

关于电源设计的问题,我们总结了以下几点,给你解答:

电源设计


电源设计

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。

电源设计培训班


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深圳技师学院(深圳高级技工学校)开设有电源工程师培训,那里是政府投资兴办的公办学校,是深圳最正规的学校,学校在福田区福强路1007号深圳技师学院,校门口就是‘高级技校’公交站台,地铁是岗厦站D出口。
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电源设计实验报告


电源设计实验报告

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内容来自用户:灰机017却编终6

实验报告
直流稳压电源设计
姓名:__ _____
学号:_
专业:
班 级:_______
一、题目:
220V交流电侵司正打支副威组花转±5V直流电的电源设计
二、电路实现功能:
该电路输入家用220V交流电,经过桥堆整流、稳压后输出稳定的±5V直流电。
三、实验目的:
1、掌握桥式整流电路和有电容滤波的桥式整流电路,并了解输入电压和输出电压之间的关系;
2、了解电容滤波电路的工作原理。
四、实验器材:
交流变压班之间现波器1个、电解电容4个、整流桥堆1个、LM7805和LM7905三女优汉露但案端稳压器各一个、电烙铁一个,排针若干,锡丝若干。
五、实三九参管怀验原理:
1、设计原理连接图:
2、变压器变压
220V交流可态气电端子连一个降压变压器,把220V家用电压值降到9V左右。
3、整流电除指路


桥式整流电路巧板质的观给确财临妙的利用了二极管的单向导湖速此同客识火谁小丝久电性,将四个二极管分为两组,根据变压器次级电压的极性分别导通。见变压器次级电压的正极性端与负载电阻的上端相连,负极性端与粉逐落胡扬加顶林负载的电阻的下端相连,使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。单项项严费称占合检苦镇永桥式整流电路,具有输出电压高,变压器利用率高,脉动系数小。
根画差呼据图,输出的平均电压值
即:4、滤波电路
整流后的输出电压虽然是单一方概部他留路考创很须向的,但还是有较大的交流成分,会影响电路的正常工作,一般在整流后,还需要利用滤波电路将脉动直流电压变为平河亚实盾进标殖不于滑的直流电压。所以需通过低通滤波电路,是输出电压平滑虽然在这次的制作过程中遇到了


本文拓展问题:

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