電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)(電源技術(shù))

1、電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)鄧炳光通信學(xué)院 信號(hào)處理教研中子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）0. 主要內(nèi)容主要內(nèi)容： 電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）1. 直流穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)直流穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)v性能參數(shù)性能參數(shù) （1 1）穩(wěn)壓系數(shù)）穩(wěn)壓系數(shù)S SV V（電壓調(diào)整率）（電壓調(diào)整率） 穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù)S SV V是描述在負(fù)載固定的情況下，輸入電是描述在負(fù)載固定的情況下，輸入電壓變動(dòng)對(duì)輸出電壓的影響：壓變動(dòng)對(duì)輸出電壓的影響： 工程上常指定電網(wǎng)電壓變化工程上常指定電網(wǎng)電壓變化10%10%做輸入電壓的做輸入電壓的相對(duì)變化量。此時(shí)相對(duì)變化量

2、。此時(shí)S SV V即為輸出電壓的相對(duì)變化量即為輸出電壓的相對(duì)變化量。這個(gè)指標(biāo)有時(shí)又稱為。這個(gè)指標(biāo)有時(shí)又稱為“電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率”。 常數(shù)=DD=LRiiVVVVVS/00電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）1. 直流穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)直流穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)v性能參數(shù)性能參數(shù) （2 2）負(fù)載調(diào)整率）負(fù)載調(diào)整率S SI I（電流調(diào)整率）（電流調(diào)整率） 工程上常用在輸入電壓固定的情況下，負(fù)載電工程上常用在輸入電壓固定的情況下，負(fù)載電流流I Io o從零變化到最大額定性時(shí)所引起輸出電壓的變從零變化到最大額定性時(shí)所引起輸出電壓的變化來(lái)衡量：化來(lái)衡量： 它有時(shí)又稱為電流調(diào)整率。實(shí)際上它就是穩(wěn)

3、壓它有時(shí)又稱為電流調(diào)整率。實(shí)際上它就是穩(wěn)壓電路的動(dòng)態(tài)內(nèi)阻電路的動(dòng)態(tài)內(nèi)阻r ro o。描述穩(wěn)壓電源抗負(fù)載變化的能。描述穩(wěn)壓電源抗負(fù)載變化的能力。力。 o00rIVSiVI=DD-=常數(shù)電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）1. 直流穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)直流穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)v性能參數(shù)性能參數(shù) （3 3）紋波抑制比）紋波抑制比 紋波抑制比的定義為：紋波抑制比的定義為： 式中式中V Vnppnpp和和V Vmppmpp分別為穩(wěn)壓電路輸入和輸出紋波分別為穩(wěn)壓電路輸入和輸出紋波電壓的峰值。反映了輸出直流電壓中的交流成份。電壓的峰值。反映了輸出直流電壓中的交流成份。有時(shí)直接用紋波電壓的峰有時(shí)直接用

4、紋波電壓的峰- -峰值標(biāo)志。峰值標(biāo)志。 mppnppripVVSlg20=電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）1. 直流穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)直流穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)v性能參數(shù)性能參數(shù) （4 4）效率）效率 效率反映了穩(wěn)壓電路的電能損耗情況效率反映了穩(wěn)壓電路的電能損耗情況: :式中式中P0P0和和PiPi分別為穩(wěn)壓電路的輸出與輸入直流功分別為穩(wěn)壓電路的輸出與輸入直流功率。對(duì)于電池供電的便攜式電子系統(tǒng)，電源的效率。對(duì)于電池供電的便攜式電子系統(tǒng)，電源的效率至為重要。率至為重要。%100o=iPPh電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）1. 直流穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)直流穩(wěn)壓電源的技術(shù)指

5、標(biāo)v性能參數(shù)性能參數(shù) （5 5）溫度系數(shù)）溫度系數(shù) 表征輸出電壓隨溫度的漂移情況：表征輸出電壓隨溫度的漂移情況：0, 000=D=DDD=IVtiTVS電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）1. 直流穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)直流穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)v性能參數(shù)性能參數(shù) （6 6）最大輸出電流）最大輸出電流電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源） 直流穩(wěn)壓電源是電子系統(tǒng)中的一個(gè)必備部分，除了應(yīng)直流穩(wěn)壓電源是電子系統(tǒng)中的一個(gè)必備部分，除了應(yīng)用蓄電池以外，絕大多數(shù)的電子系統(tǒng)都使用直流穩(wěn)壓電用蓄電池以外，絕大多數(shù)的電子系統(tǒng)都使用直流穩(wěn)壓電源。小功率穩(wěn)壓電源一般由電網(wǎng)供電，再經(jīng)過(guò)整流、濾源。小功

6、率穩(wěn)壓電源一般由電網(wǎng)供電，再經(jīng)過(guò)整流、濾波、穩(wěn)壓三個(gè)主要環(huán)節(jié)，將電網(wǎng)交流電壓變換成電子系波、穩(wěn)壓三個(gè)主要環(huán)節(jié)，將電網(wǎng)交流電壓變換成電子系統(tǒng)所需的穩(wěn)定低壓直流。統(tǒng)所需的穩(wěn)定低壓直流。1. 線性穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)線性穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）1. 線性穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)線性穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 當(dāng)前的電源可分為線性電源和開關(guān)電源兩大類。當(dāng)前的電源可分為線性電源和開關(guān)電源兩大類。 前者電路中的有源器件處于線性工作狀態(tài)，它的電路前者電路中的有源器件處于線性工作狀態(tài)，它的電路簡(jiǎn)單、紋波小、電路性能良好、對(duì)交流供電線路污染簡(jiǎn)單、紋波小、電路性能良好、對(duì)交流供電線路污染小、成本較低但效率低。

7、小、成本較低但效率低。 后者又可分為后者又可分為AC-DCAC-DC和和DC-DCDC-DC兩種類型。兩種類型。 它們的共同特點(diǎn)是電路較復(fù)雜、效率高（可達(dá)它們的共同特點(diǎn)是電路較復(fù)雜、效率高（可達(dá)80%80%以以上）、允許輸入電壓變化的范圍寬（如上）、允許輸入電壓變化的范圍寬（如AC-DCAC-DC開關(guān)電源，開關(guān)電源，ACAC供電范圍可達(dá)供電范圍可達(dá)85V260V85V260V）、成本較高、紋波較大、）、成本較高、紋波較大、對(duì)交流供電線路干擾大。對(duì)交流供電線路干擾大。 電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）v工作參數(shù)工作參數(shù) （1 1）輸出電壓及其調(diào)整范圍）輸出電壓及其調(diào)整范圍 （2

8、2）最大輸出電流）最大輸出電流IomaxIomax （3 3）功耗）功耗P P1. 線性穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)線性穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）2. 常用整流電路常用整流電路v半波整流半波整流優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：輸出電壓脈動(dòng)系數(shù)大缺點(diǎn)：輸出電壓脈動(dòng)系數(shù)大R1T1D1V1220 Vrms 50 Hz 0 電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）2. 常用整流電路常用整流電路v全波整流全波整流R1T1D1V1220 Vrms 50 Hz 0 D2D3D4電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）3. 常用濾波電路常用濾波電路v電容濾波電容濾波 濾波

9、電路的任務(wù)就是濾除整流輸出電壓中的紋波分濾波電路的任務(wù)就是濾除整流輸出電壓中的紋波分量，以獲得平滑的直流輸出電壓。量，以獲得平滑的直流輸出電壓。電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）3. 常用濾波電路常用濾波電路v電感電容濾波電感電容濾波電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）3. 常用濾波電路常用濾波電路v電感電容濾波電感電容濾波電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）3. 常用濾波電路常用濾波電路v電容電阻濾波電容電阻濾波電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）4. 濾波電路設(shè)計(jì)要求濾波電路設(shè)計(jì)要求v整流二極管整流二極管v濾波電容濾波電容v變壓器變壓器v紋

10、波紋波電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）4. 濾波電路設(shè)計(jì)要求濾波電路設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)整流濾波整流濾波電流，由市電供電，輸出電壓電流，由市電供電，輸出電壓24V24V，輸，輸出電流出電流1A1A，紋波電壓有效值小于，紋波電壓有效值小于2V2V。 通過(guò)計(jì)算選擇：電容、二極管、變壓器通過(guò)計(jì)算選擇：電容、二極管、變壓器 選擇選擇橋式整流橋式整流，電容濾波電路。，電容濾波電路。1 1）RL = 24RL = 24歐姆，計(jì)算濾波電容歐姆，計(jì)算濾波電容2083uF2083uF，選，選2200uF2200uF；2 2 ） 流 過(guò) 二 極 管 電 路 為） 流 過(guò) 二 極 管 電 路 為 0

11、. 5 A0 . 5 A ， 二 極 管 反 向 電 壓， 二 極 管 反 向 電 壓1.41.4* *U0/1.2 = 28U0/1.2 = 28，選用二極管，選用二極管1N40011N4001，UBR = UBR = 50V,IF = 1A50V,IF = 1A；紋波估算值；紋波估算值1.38V1.38V；3 3）電源變壓器次級(jí)電壓）電源變壓器次級(jí)電壓U2 = U0/1.2= 20V,U2 = U0/1.2= 20V,次級(jí)電流次級(jí)電流I2 I2 = 1.5 = 1.5 * * 1 = 1.5A 1 = 1.5A，變壓器功率，變壓器功率P = 30WP = 30W。電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電

12、子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）5. 集成線性穩(wěn)壓器集成線性穩(wěn)壓器v常用三端集成穩(wěn)壓器常用三端集成穩(wěn)壓器 7800 7800系列三端固定正電壓輸出的線性集成穩(wěn)壓器系列三端固定正電壓輸出的線性集成穩(wěn)壓器、79007900系列三端固定負(fù)電壓輸出的線性集成穩(wěn)壓器以系列三端固定負(fù)電壓輸出的線性集成穩(wěn)壓器以及及LM117/217/317LM117/217/317系列三端可調(diào)正輸出線性集成穩(wěn)壓器系列三端可調(diào)正輸出線性集成穩(wěn)壓器、LM137/I37/337LM137/I37/337系列三端可調(diào)負(fù)輸出的線性集成穩(wěn)壓系列三端可調(diào)負(fù)輸出的線性集成穩(wěn)壓器，具有以下特點(diǎn)：器，具有以下特點(diǎn)： 三個(gè)引出端，無(wú)需外接元件（固定輸出器

13、件）。三個(gè)引出端，無(wú)需外接元件（固定輸出器件）。 芯片內(nèi)部設(shè)有過(guò)熱保護(hù)、限流保護(hù)和調(diào)整管安全工作區(qū)保芯片內(nèi)部設(shè)有過(guò)熱保護(hù)、限流保護(hù)和調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)。護(hù)。 性能優(yōu)良的穩(wěn)壓系數(shù)、負(fù)載調(diào)整率和紋波抑制比，完全能性能優(yōu)良的穩(wěn)壓系數(shù)、負(fù)載調(diào)整率和紋波抑制比，完全能滿足一般電子系統(tǒng)的要求。滿足一般電子系統(tǒng)的要求。 最低輸入輸出電壓差值為最低輸入輸出電壓差值為2V2V，最高值不超過(guò)，最高值不超過(guò)2.5V2.5V。 輸出電壓的容差為輸出電壓的容差為2%2%和和4%4%。 電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）5. 集成線性穩(wěn)壓器集成線性穩(wěn)壓器v常用三端集成穩(wěn)壓器常用三端集成穩(wěn)壓器電子系統(tǒng)綜合設(shè)

14、計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）5. 集成線性穩(wěn)壓器集成線性穩(wěn)壓器v常用三端集成穩(wěn)壓器常用三端集成穩(wěn)壓器型號(hào)輸出電流（A）輸出電壓（V）78LXX0.15、6、9、12、15、18、2478MXX0.55、6、9、12、15、18、2478XX1.55、6、9、12、15、18、2479LXX0.1-5、-6、-9、-12、-15、-18、-2479MXX0.5-5、-6、-9、-12、-15、-18、-2479XX1.5-5、-6、-9、-12、-15、-18、-24電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）5. 集成線性穩(wěn)壓器集成線性穩(wěn)壓器v常用三端集成穩(wěn)壓器常用三端集成穩(wěn)壓器電子

15、系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）6. 集成線性穩(wěn)壓電路集成線性穩(wěn)壓電路v常用三端集常用三端集成穩(wěn)壓器電路成穩(wěn)壓器電路電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）6. 集成線性穩(wěn)壓電路集成線性穩(wěn)壓電路v常用三端集成穩(wěn)壓器電路常用三端集成穩(wěn)壓器電路 圖（圖（a a）為）為78007800系列典型應(yīng)用。系列典型應(yīng)用。0.330.33F F電容在器件距電容在器件距濾波電路較遠(yuǎn)時(shí)使用，可改善紋波和瞬間輸入過(guò)壓。濾波電路較遠(yuǎn)時(shí)使用，可改善紋波和瞬間輸入過(guò)壓。0.10.1F F電容可改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。一般情況下，這兩個(gè)電容可改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。一般情況下，這兩個(gè)電容可以不用。電容可以不用。

16、 圖（圖（b b）為）為79007900系列三端負(fù)輸出電壓穩(wěn)壓器的典型應(yīng)系列三端負(fù)輸出電壓穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路。用電路。 圖（圖（c c）為）為78007800系列穩(wěn)壓器利用系列穩(wěn)壓器利用NPNNPN型功率管擴(kuò)流的電型功率管擴(kuò)流的電路。路。 圖（圖（d d）為）為78007800系列穩(wěn)壓器的穩(wěn)流應(yīng)用，此時(shí)輸出電系列穩(wěn)壓器的穩(wěn)流應(yīng)用，此時(shí)輸出電流。流。I I0 0VV0 0/R/R，V V0 0為穩(wěn)壓器標(biāo)稱輸出電壓。為穩(wěn)壓器標(biāo)稱輸出電壓。電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）6. 集成線性穩(wěn)壓電路集成線性穩(wěn)壓電路v常用三端集成穩(wěn)壓器電路常用三端集成穩(wěn)壓器電路 圖（圖（e e）為正、負(fù)極

17、性輸出的穩(wěn)壓電路。）為正、負(fù)極性輸出的穩(wěn)壓電路。 圖（圖（f f）為）為L(zhǎng)M117LM117可調(diào)整正電壓輸出穩(wěn)壓器的典型電路，可調(diào)整正電壓輸出穩(wěn)壓器的典型電路， 其輸出電壓其輸出電壓 Iadj Iadj為調(diào)整端輸出電流，通常為調(diào)整端輸出電流，通常 1 1A A，公式簡(jiǎn)化為：，公式簡(jiǎn)化為： R2 = 0R2 = 0時(shí)，輸出電壓為時(shí)，輸出電壓為1.25V1.25V。 電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）6. 集成線性穩(wěn)壓電路集成線性穩(wěn)壓電路v常用三端集成穩(wěn)壓器常用三端集成穩(wěn)壓器電路電路-LM117/317電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）6. 集成線性穩(wěn)壓電路集成線性穩(wěn)壓

18、電路v常用三端集成穩(wěn)壓器常用三端集成穩(wěn)壓器電路電路-LM117/317C3C3改善瞬態(tài)特性，改善瞬態(tài)特性，C2C2減少紋波，減少紋波，C1C1防止穩(wěn)壓器自激；防止穩(wěn)壓器自激；D1D1、D2D2為輸出端提供放電回路，保護(hù)穩(wěn)壓器。為輸出端提供放電回路，保護(hù)穩(wěn)壓器。電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）6. 集成線性穩(wěn)壓電路集成線性穩(wěn)壓電路v常用三端集成穩(wěn)壓器常用三端集成穩(wěn)壓器電路電路-LM196/396LM196/396LM196/396是是NSNS公司生產(chǎn)的大電流可調(diào)輸出電壓三端公司生產(chǎn)的大電流可調(diào)輸出電壓三端式穩(wěn)壓器，可以輸出電壓式穩(wěn)壓器，可以輸出電壓1.2515V1.2515V，提

19、供電流，提供電流10A10A，TO-3TO-3封裝。封裝。電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）6. 集成線性穩(wěn)壓電路集成線性穩(wěn)壓電路v典型電路典型電路D11N4007D21N4007D31N4007D41N4007C1470uFC2100nFF11_AMPU1LM7805CTLINEVREGCOMMONVOLTAGEC3220uFC4100nFV1220 Vrms 50 Hz 0 T10123T201234V2220 Vrms 50 Hz 0 D51N4007D61N4007D71N4007D81N4007F21_AMPU2LM7812CTLINEVREGCOMMONVOLTAGE

20、U3LM7912CTLINEVREGCOMMONVOLTAGEC7220uFC8100nFC9470uFC10100nFC11220uFC12100nFC5470uFC6100nF+5VGND+12VGND-12V電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）6. 集成線性穩(wěn)壓電路集成線性穩(wěn)壓電路vLDO LDO LDO是是low dropout regulatorlow dropout regulator，即低壓差線性，即低壓差線性穩(wěn)壓器，是相對(duì)于傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器來(lái)說(shuō)的。傳統(tǒng)穩(wěn)壓器，是相對(duì)于傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器來(lái)說(shuō)的。傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器，如的線性穩(wěn)壓器，如78xx78xx系列的芯片都要求輸入電壓

21、系列的芯片都要求輸入電壓要比輸出電壓高出要比輸出電壓高出2V2V3V3V以上，否則就不能正常工作。以上，否則就不能正常工作。但是在一些情況下，這樣的條件顯然是太苛刻了，但是在一些情況下，這樣的條件顯然是太苛刻了，如如5v5v轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)3.3v,3.3v,輸入與輸出的壓差只有輸入與輸出的壓差只有1.7v1.7v，顯然是不，顯然是不滿足條件的。針對(duì)這種情況，才有了滿足條件的。針對(duì)這種情況，才有了LDOLDO類的電源轉(zhuǎn)類的電源轉(zhuǎn)換芯片。換芯片。 電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）6. 集成線性穩(wěn)壓電路集成線性穩(wěn)壓電路vLDO可以看出它也是一種由誤差放大器可以看出它也是一種由誤差放大器OAOA

22、，能隙基準(zhǔn)電源，能隙基準(zhǔn)電源D D（V VR R=1.25V=1.25V），輸出電壓電阻取樣，），輸出電壓電阻取樣，PMOSPMOS調(diào)整管以及一些輔調(diào)整管以及一些輔助電路構(gòu)成的串聯(lián)式穩(wěn)壓器。助電路構(gòu)成的串聯(lián)式穩(wěn)壓器。其中其中/EN /SHDN/EN /SHDN為使能為使能/ /關(guān)閉控制，低電平有效。關(guān)閉控制，低電平有效。/FAULT/FAULT為故障檢測(cè)輸出端。為故障檢測(cè)輸出端。如需要外部調(diào)整如需要外部調(diào)整V V0 0，則在，則在ADJADJ端接取樣電阻，固定端接取樣電阻，固定V V0 0則無(wú)此則無(wú)此端。端。有的還有有的還有/MR/MR（手動(dòng)復(fù)位）和為（手動(dòng)復(fù)位）和為MCUMCU提供復(fù)位信號(hào)的

23、提供復(fù)位信號(hào)的/RESET/RESET端。端。 電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）2. 集成線性穩(wěn)壓電路集成線性穩(wěn)壓電路v常用的常用的LDO（1 1）AMS1117-3.3AMS1117-3.3電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）2. 集成線性穩(wěn)壓電路集成線性穩(wěn)壓電路v效率計(jì)算效率計(jì)算 使用MC7805設(shè)計(jì)一個(gè)輸出5.0V，提供的輸入電壓為直流9V，請(qǐng)計(jì)算出該電路的電源轉(zhuǎn)換效率。如果輸入為直流12V時(shí)，請(qǐng)計(jì)算其效率。電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）2. 集成線性穩(wěn)壓電路集成線性穩(wěn)壓電路v效率計(jì)算效率計(jì)算%100-oidoododoooii=dooiPp

24、PVVVIVPIVPIVPh電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）2. 集成線性穩(wěn)壓電路集成線性穩(wěn)壓電路v效率計(jì)算效率計(jì)算oioiooiooodooodoii-IIIVIVVIVIVIVPPIVPi=）（電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）1. 開關(guān)穩(wěn)壓電源的特點(diǎn)開關(guān)穩(wěn)壓電源的特點(diǎn)v 應(yīng)用于中功率以上電源，延伸到小功率領(lǐng)域。應(yīng)用于中功率以上電源，延伸到小功率領(lǐng)域。v 效率高，效率高，90%以上，遠(yuǎn)高于線性穩(wěn)壓電路以上，遠(yuǎn)高于線性穩(wěn)壓電路30%60%v 降壓型、升壓型、極性倒換型。降壓型、升壓型、極性倒換型。v 一個(gè)電源中輸出多種電壓。一個(gè)電源中輸出多種電壓。v 不需要工頻

25、變壓器，減小電源體積，比較復(fù)雜，電磁不需要工頻變壓器，減小電源體積，比較復(fù)雜，電磁干擾（干擾（EMI）也比較嚴(yán)重。）也比較嚴(yán)重。 電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）2. 開關(guān)穩(wěn)壓的基本原理（開關(guān)穩(wěn)壓的基本原理（1）v 將不穩(wěn)定的直流，通過(guò)變換振蕩器變成較高頻率的矩將不穩(wěn)定的直流，通過(guò)變換振蕩器變成較高頻率的矩形波，再經(jīng)過(guò)高頻整流和電感、電容存能濾波，變成另一形波，再經(jīng)過(guò)高頻整流和電感、電容存能濾波，變成另一穩(wěn)定的直流。穩(wěn)定的直流。v 控制脈沖寬度、頻率實(shí)現(xiàn)不同的輸出電壓?？刂泼}沖寬度、頻率實(shí)現(xiàn)不同的輸出電壓。v 脈沖寬度調(diào)制、脈沖頻率調(diào)制、諧振式，脈沖寬度調(diào)制、脈沖頻率調(diào)制、諧振

26、式，PWM型應(yīng)用型應(yīng)用最多。最多。電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）2. 開關(guān)穩(wěn)壓的基本原理（開關(guān)穩(wěn)壓的基本原理（2）v 串聯(lián)型、降壓型，串聯(lián)型、降壓型，BUCK功率開關(guān)管、輸入電源UI、輸出電壓Uo串聯(lián)電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）2. 開關(guān)穩(wěn)壓的基本原理（開關(guān)穩(wěn)壓的基本原理（3）調(diào)整管T處于開關(guān)飽和，UI向負(fù)載提供電流II，L存儲(chǔ)能量；T截止時(shí)，L的電流不能突變，L向負(fù)載釋放能量，維持負(fù)載電流基本不變。T交替飽和與截止，發(fā)射極電壓UE是矩形脈沖，負(fù)載電壓是直流，關(guān)鍵元器件是L，L是開關(guān)穩(wěn)壓電路的標(biāo)志元器件。C為濾波電容，R1、R2為輸出電壓的取樣電阻，D為續(xù)

27、流二極管。電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）2. 開關(guān)穩(wěn)壓的基本原理（開關(guān)穩(wěn)壓的基本原理（4）開關(guān)管T導(dǎo)通時(shí)間Ton與關(guān)斷時(shí)Toff之和的比稱為占空比（Duty Ratio）conconoffononfTTttttD=式中Tc=TonToff，就是控制方波的周期，fc=1/Tc為控制方波的頻率。儲(chǔ)能電感L和平滑電容等電感元件，至少理想情況下不消耗電能，這就保證開關(guān)電源的高效率。電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）2. 開關(guān)穩(wěn)壓的基本原理（開關(guān)穩(wěn)壓的基本原理（4）VifTDViVocon=電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）2. 開關(guān)穩(wěn)壓的基本原理（開關(guān)穩(wěn)壓

28、的基本原理（5）v 并聯(lián)型、升壓型，并聯(lián)型、升壓型，BOOSTT飽和時(shí)，L儲(chǔ)能，C向負(fù)載放電維持輸出電壓；T截止時(shí)，L兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電壓與UI串聯(lián)后給C充電，所以輸出電壓高于輸入電壓。電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）2. 開關(guān)穩(wěn)壓的基本原理（開關(guān)穩(wěn)壓的基本原理（6）開關(guān)穩(wěn)壓電路輸出電壓的高低及輸出電壓的穩(wěn)定依靠脈沖寬窄變化實(shí)現(xiàn)的，T導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng)，輸出電壓就高，反之則低，則調(diào)整占空比。脈寬調(diào)整電路的開關(guān)頻率通常在20KHz以上，開關(guān)頻率越高，儲(chǔ)能元器件L、C的值越小，成本降低，但是效率會(huì)下降。電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）3. 開關(guān)穩(wěn)壓控制器及其應(yīng)用開關(guān)穩(wěn)壓控制器

29、及其應(yīng)用將脈沖產(chǎn)生、脈寬調(diào)制控制電路集成，外接開關(guān)功率調(diào)整管和快速恢復(fù)功率二極管。用戶可構(gòu)成復(fù)雜且功能齊全的大型穩(wěn)壓電路系統(tǒng)。LM1524系列、TL494、MAX786、v 開關(guān)穩(wěn)壓控制器開關(guān)穩(wěn)壓控制器電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）4. 開關(guān)穩(wěn)壓器及其應(yīng)用開關(guān)穩(wěn)壓器及其應(yīng)用將將脈沖產(chǎn)生、脈寬調(diào)制控制電路、調(diào)整管、二極管都集成，外接電感、電容和電阻即可。功能單一，電路簡(jiǎn)單，使用方便。LH1605、MIC4680、LM2578、LM2576、LM2700、MAX8505、MAX1875、ADP3000v 開關(guān)穩(wěn)壓器開關(guān)穩(wěn)壓器電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）5. 開

30、關(guān)穩(wěn)壓電源模塊及其選用（開關(guān)穩(wěn)壓電源模塊及其選用（1）v DC-DC模塊模塊 對(duì)于電池供電的電子產(chǎn)品的電源，采用對(duì)于電池供電的電子產(chǎn)品的電源，采用LDOLDO固然是一種固然是一種辦法，但是它存在兩個(gè)問(wèn)題：辦法，但是它存在兩個(gè)問(wèn)題： 第一，第一，V Vi i必須大于必須大于V Vo o，不能升壓，也不能產(chǎn)生反極，不能升壓，也不能產(chǎn)生反極性的電壓；性的電壓； 第二，當(dāng)?shù)诙?，?dāng)V Vi i大于大于V V0 0較多時(shí)，較多時(shí)，LDOLDO的效率仍然不高。要的效率仍然不高。要解決這兩個(gè)問(wèn)題，就必須使用解決這兩個(gè)問(wèn)題，就必須使用DC-DCDC-DC變換器了。變換器了。 DC DC- -DCDC開關(guān)穩(wěn)壓器或

31、稱開關(guān)穩(wěn)壓器或稱DCDC- -DCDC變換器（變換器（ConvertorConvertor），在），在穩(wěn)壓的原理上和穩(wěn)壓的原理上和ACAC- -DCDC開關(guān)電源是相同的。開關(guān)電源是相同的。 不同之處，僅在于它沒(méi)有對(duì)交流電的整流、濾波環(huán)不同之處，僅在于它沒(méi)有對(duì)交流電的整流、濾波環(huán)節(jié)。它主要用在電池供電的便攜式電子產(chǎn)品中。節(jié)。它主要用在電池供電的便攜式電子產(chǎn)品中。 在這種消費(fèi)類產(chǎn)品風(fēng)靡全球的情況下，在這種消費(fèi)類產(chǎn)品風(fēng)靡全球的情況下，DCDC- -DCDC變換變換器應(yīng)用之廣也就可想而知了。器應(yīng)用之廣也就可想而知了。 電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）5. 開關(guān)穩(wěn)壓電源模塊及其選用（開關(guān)

32、穩(wěn)壓電源模塊及其選用（2）v AC-DC模塊模塊 AC-DC AC-DC單片開關(guān)電源的核心是單片開關(guān)電源集成電路。單片開關(guān)電源的核心是單片開關(guān)電源集成電路。 經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已經(jīng)成為一種高集成度、最簡(jiǎn)外經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已經(jīng)成為一種高集成度、最簡(jiǎn)外圍電路、高性能價(jià)格比的器件。圍電路、高性能價(jià)格比的器件。 它是目前中、小功率開關(guān)電源的首選品種，在筆記本它是目前中、小功率開關(guān)電源的首選品種，在筆記本電腦、彩色電視機(jī)、儀器儀表、攝象機(jī)、通信設(shè)備等電腦、彩色電視機(jī)、儀器儀表、攝象機(jī)、通信設(shè)備等產(chǎn)品中獲得廣泛應(yīng)用。產(chǎn)品中獲得廣泛應(yīng)用。電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）6. 直流直流-直流

33、變換器及其應(yīng)用（直流變換器及其應(yīng)用（1）v LM2596輸入電壓范圍：最大輸入電壓范圍：最大40V40V；固定輸出電壓：固定輸出電壓：3.3V3.3V，5.0V5.0V，12V12V；可調(diào)輸出電壓：可調(diào)輸出電壓：1.2V 1.2V 37V 37V 4%4%；輸出電流：最大輸出電流：最大3A3ANoImageNoImage電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）6. 直流直流-直流變換器及其應(yīng)用（直流變換器及其應(yīng)用（1）v LM2596-ADJ模塊模塊NoImageNoImage電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）6. 直流直流-直流變換器及其應(yīng)用（直流變換器及其應(yīng)用（1）v

34、 LM2596-ADJ模塊模塊NoImageNoImage電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）6. 直流直流-直流變換器及其應(yīng)用（直流變換器及其應(yīng)用（1）v LM2596-ADJ模塊模塊NoImageNoImagehttp:/ 直流直流-直流變換器及其應(yīng)用（直流變換器及其應(yīng)用（1）v LM2596-ADJ模塊模塊NoImageNoImage電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）6. 直流直流-直流變換器及其應(yīng)用（直流變換器及其應(yīng)用（2）v MAX1846電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）6. 直流直流-直流變換器及其應(yīng)用（直流變換器及其應(yīng)用（3）v MAX1

35、953電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）6. 直流直流-直流變換器及其應(yīng)用（直流變換器及其應(yīng)用（4）v LT1308 在鋰電池供電的應(yīng)用中，一般都需要把鋰電池的輸出電壓升壓到系統(tǒng)所需要的工作電壓。在這種情況下，就需要選用Boost開關(guān)電源芯片。Boost開關(guān)電源芯片種類繁多，設(shè)計(jì)復(fù)雜，PCB布局布線非常重要，對(duì)工程師經(jīng)驗(yàn)要求較高。本文選取LT1308作為例子，就是因?yàn)樵撔酒啥容^高，外圍元件少，設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，且輸出電流較高，其主要參數(shù)如下：?jiǎn)喂?jié)鋰電池供電時(shí)，當(dāng)輸出電壓為5V時(shí)，最大可提供1A的輸出電流Boost變換器最高輸出電壓34V基有電池低壓檢測(cè)功能電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）6. 直流直流-直流變換器及其應(yīng)用（直流變換器及其應(yīng)用（5）v LT1308 電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）6. 直流直流-直流變換器及其應(yīng)用（直流變換器及其應(yīng)用（6）v TPS6112電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)（電源）6. 直流直流-直流變換器及其應(yīng)用（直流變換器及其應(yīng)用（6）v FP6291目前常用的充電寶是將鋰電池電壓轉(zhuǎn)換成5V電壓，選用合適的DC-DC集成電路設(shè)計(jì)一個(gè)穩(wěn)壓電源，輸入電源為鋰電池Vbat=3.64.2V/2.0A，輸出為固定5V/1.0A。本題要求輸出從3.64.2V/