AD(Altium Designer)电源类电路设计

朴灿烈づ我的快乐病毒、 2023-06-06 14:28 17阅读 0赞

### AD电源类电路设计 ###

*  电路电源分类
 *   *  LDO电源类
     *  开关电源类
     *   *  AC-DC电源
         *  AC-AC电源
         *  DC-DC电源
         *  DC-AC电源
 *  总结

# 电路电源分类 #

在电路中，电源是保证电路稳定运行的最为重要的部分之一，只有保证电源输出的好坏，才能保证系统的正常运行，所以这次先讲解电路中电源的部分

## LDO电源类 ##

LDO(线性稳压电源)是在电路中较为常用的电源，在工作中，我们会常常碰到各种电压不同的情况，下面我们举一个简答的例子：  
    以STM32和51单片机为例，51单片机的供电是5V供电，而STM32的供电则是3.3V供电，假设你使用的是普通的手机充电器，即5V输出的充电头，这样可以直接给51单片机供电，那么如果你需要给STM32单片机供电，此时可以则需要将外部的电压给降压至3.3V，否则芯片直接烧坏，芯片无法正常工作。  
   在这种情况下，我们需要将电路中的电压降至我们所需要的电压，则可以选择LDO芯片，常用的芯片就是经常听说的AMS1117-3.3芯片。原理图如下所示：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xqMTk4NjgxNzkwMg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]                                                                                                    线性稳压电路  
    通过 这个芯片可以将5V的电压转换成输出3.3V的电压，那么这样就可以给STM32进行，这就是我们常说的线性稳压电路。

## 开关电源类 ##

LDO电源在日常的电路中经常会使用到，那么你经常会发现，在假设你现有输入电压是12V或者24V，而你需要的则是3.3V的电压，那么是否可以使用呢？  
    答案是可以的，只要你输入的电压在输入的范围内，那么就可以直接使用该芯片得到你所需要的电压，但是我们一般情况下不会这么做，对于线性稳压芯片来说，当你输入的电压和你输出的电压相差过大时，那么电源的效率就会有非常大的影响。  
    你输出的电流和你输入的电流的是一样的，（假设你输出电流是0.5A，同样的你的输入电流也是0.5A）,那么这样的话你会发现实际有用的功率是1.65W（假设输入12V,输出3.3V）,则输入的功率需要6W,那么实际电源的效率则只有%25左右，其他的功率则以热能的形式耗散了。电源利用率会特别的低。此时则需要考虑开关电源。  
    开关电源最为重要的就是电源利用率高，下面将介绍几种常用的开关电源分类：

### AC-DC电源 ###

AC-DC电源：常见的是手机的充电器，他是将生活用电中的220V交流电转换成5V直流电，也就是我们所说的AC-DC电源，绝大部分的效率在%60–%90之间。

### AC-AC电源 ###

AC-AC电源：这是交流转交流电源，对于这类芯片笔者接触较为少见，个人见解有点类似与变压器的性质，它只改变电压，但是不改变交流信号中的频率。

### DC-DC电源 ###

DC-DC电源在实际的电路中较为常见，回到LDO中的电源稳压的问题，假设你现在只有12V电源，现在你需要的3.3V的电源信号，那么你可以用线性稳压解决该问题，但是我们上述讨论了，在输入输出压差较大的情况下，效率较低。那么此时你可以考虑使用DC-DC电源，他可以将电压12V转换为3.3V的输出，同时效率可达%70-%90，电源的利用率会特别高。下面我自己使用的一个DC-DC芯片(TPS62140)的电路来分析：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xqMTk4NjgxNzkwMg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]                                                                                                      DC-DC电路  
    图中我们可以看到，这是一个将12V电压转换为5V电压的电路，这样得到的输出结果就是，我们得到的输出效率会比较高（这个芯片效率在%92左右），对于便携式设备来说是特别方便的。  
    另外，LDO方式是无法满足你的升压需求的，线性稳压芯片只能将电路中的高电压转换成低电压（5V–3.3V)，是满足不了3.3V–5V的电压变化的。假设你现在手上有一个4.2V的锂电池，你现在需要一个5V的电压供电，那么可以考虑使用DC-DC解决。  
    因为DC-DC不仅可以降压，也可以升压，下面我们再使用一个DC-DC芯片（TP8350）来分析：  
![\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-FLcbOWvz-1570853219311)(https://img-blog.csdnimg.n/20191012120634326.png?x-oss-process=image/watermark,type\_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow\_10,text\_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xqMTk4NjgxNzkwMg==,size\_16,color\_FFFFFF,t\_70)\]][img-FLcbOWvz-1570853219311_https_img-blog.csdnimg.n_20191012120634326.png_x-oss-process_image_watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xqMTk4NjgxNzkwMg_size_16_color_FFFFFF_t_70]                                                                                                    DC-DC升压电路  
   这是一个将锂电池通过一个DC-DC的芯片将电压升压至5V,这样就可以保证外部设备的正常供电。

### DC-AC电源 ###

DC-AC这个好像再实际中没有用遇见过，有知道朋友可以留言告诉我（芯片好像都没见过）

# 总结 #

本次主要是了解LDO和开关电源在实际电路中的使用，后续具体细节慢慢在添加和修正。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xqMTk4NjgxNzkwMg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20230601/5d49a6006fbe4bcb94ce109de9c5c024.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xqMTk4NjgxNzkwMg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: /images/20230601/bb7abc2f1be54d10911f1c147471bb6e.png
[img-FLcbOWvz-1570853219311_https_img-blog.csdnimg.n_20191012120634326.png_x-oss-process_image_watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xqMTk4NjgxNzkwMg_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20230601/187634af3edc4eeeb7fb42d489288386.png