线性 开关电源分析课件.ppt

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1、电源一、线性电源和开关电源二、模拟电源和数字电源三、地线的连接与布线一、线性电源与开关电源1、线性电源调整管工作在线性状态的稳压电源称之为线性稳压器。线性稳压器也分为两种：普通线性稳压器和低压线性稳压器。（1）普通线性稳压电源如图，为普通线性稳压电源的一般内部电路示意图，则Uo=Ui-Uce，式中Uce为调整管压降，则当Ui增大时，对电压比较器U1，由于其同向输入端电压Ui保持不变，且反向输入端电压增大，则其输出电压增大，输出的驱动电流亦增大，则Uce增大，从而使输出电压降低；若输出电压减小，则U1的输出电流减小，

2、Uce减小，从而使输出电压升高。故Uce的存在才使普通线性稳压器的输出稳定在一定的理想的范围内，但这也要求输入与输出的压降至少为1~3V，否则将无法正常工作。同时，由于调整管的功耗较大，电源的效率较低，且发热较严重。（2）低压线性稳压器（LDO）其工作原理与普通线性稳压器工作原理完全一样，都是通过控制调整管的压降实现稳压，二者的差异在于所采用的调整管结构不同，从而使LDO比普通线性稳压器压差更小，功耗更低，从而效率更高；同时其输出噪声较小，并具有极高的信噪抑制比，适用于用在对噪声较敏感的小信号处理电路。2、开关电源

3、（1）电容式开关电源（电荷泵）电荷泵的基本工作原理是利用电容的储能特性，通过可控开关的高频开关动作，将输入的电能储存在电容里，当开关断开时，电能在释放给负载，体功能量。其输出的功率和电压能力与占空比（开关导通时间和整个开关的周期的比值）有关，可用于升压和降压，其内部的FET开关阵列以一定的方式控制快速电容的充放电，从而使输出电压以一定的因数倍增或降低，从而得到所需要的输出电压。其特点是转换效率较高，设计方便，但输出电流较小，。（2）电感式开关电源其工作原理与电容式开关电源的区别是它的储能原件是电感，其余与电荷泵完全

4、一样。其其特点是：功耗较小，效率较高，且稳压范围较宽，并有较大的滤波作用，且输出电流较大，但输出存在较大纹波和开关噪声，外围电路也较复杂。4种芯片电源比较比较内容普通线性稳压器LDO电荷泵电感式开关电源效率低中中到高高输出电流中小小大设计难度低低中高热量管理差中好最好需要储能原件不不需要需要噪声大最小小大成本低低中高局限性不能升压不能升压无无3、选择电源芯片的原则（1）明确输入输出电压范围，确定应选取升压还是降压芯片；若是降压，还需计算输入输出压差，若小于1V，则考虑采用LDO；若在1V以上，则普通线性稳压器和电感

5、式开关电源皆可，单过考虑效率的话，则电感式开关电源更适合。（2）选用电源芯片时为保证电源的使用寿命，需要留有一定的余量，较合适的工作电流是芯片最大工作电流的70%~90%，当使用线性稳压器时应留有较大余量，否则会照成芯片严重发热，影响使用。（3）对于电池供电系统，需要考虑的主要因素是电源的效率问题，就效率而言，电感式开关电源的效率是最高的，但其输出噪声较大；若要求输出稳定，噪声小，则选取线性稳压器。（4）若输出电流较大，则选取电感式开关电源。二、模拟电源和数字电源一种比较简单的分离方法是，将数字电源和模拟电源之间用

6、一个小电阻隔离开（这种隔离并不是完全的隔离，完全的隔离是采用数字和模拟电源单独供电），其模拟地和数字地则是用一个电感隔离开，具体设计中，一般只让数字地和模拟地在接口处通过电感相接。另外，数字信号和模拟信号应尽量远离，即：使数字信号和模拟信号分开；若为单独的A/D、D/A芯片，在布线时应在每个芯片的电源线和地线间加旁路电容，且应尽量靠近芯片。如果可以，也可用地线将模拟信号输入端包围起来，以降低分布电容和隔断漏电通路。三、地线连接与布线1、含义电气设备中“地”的含义有两种：大地和工作基准地，这里只介绍后者。工作基准地是

7、指信号回路的基准导体，又称“系统地”，接地的目的是为各部分电路提供基准电位以及抑制干扰。2、地线的设计ⅰ、地线加粗以通过较大的电流；如有可能电线宽度应在2~3mm以上，同时，应使电源线和底线的走向与数据信息传递方向一致，以增强抗噪声能力。ⅱ、接地线构成闭环路，以提高抗噪声能力，减少干扰。ⅲ、印刷电路板分区集中并联一点接地当同一印刷板上有多个不同功能的电路时，可将同一功能单元的元器件集中于一点接地，自成独立回路，这样可使电线电流不会流到其他功能单元的回路中去，避免了对其他单元的干扰；同时，还应将各功能单元的接地块与主

8、机的电源地相连接。3、配置去藕电容的方法ⅰ、电源去耦在每个印制板的入口处的电源线和地线之间并接退耦电容，并接的电容应为一个大容量的电解电容（10~100uf）和一个0.01~0.1uf的非电解电容，其中的大电容是为了去掉低频干扰部分，一般用铝或钽电容；小电容是为了去掉高频干扰部分，一般用自身电感小的云母或陶瓷电容。ⅱ、集成芯片去耦原则上每个集成芯片都应安置一