【电 源】
目錄
電源的分類
電源樹(shù)
?電源環(huán)路穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法
電池和電壓源，電流源有什么關(guān)系？
單雙電源
LDO(Low Dropout Regulator)低壓差線性穩(wěn)壓器
LDO幾個(gè)重要參數(shù)
電源——設(shè)計(jì)LDO不得不考慮的因素
LDO的附加功能
電荷泵是基于電感的轉(zhuǎn)換器還是 LDO？
電荷泵電路的原理
負(fù)壓電荷泵
紋波的計(jì)算公式
基準(zhǔn)電壓
基準(zhǔn)電壓不準(zhǔn)&振蕩 兩個(gè)案例
VBAT?? VCC VDD VSS VEE VPP
開(kāi)關(guān)電源
減少開(kāi)關(guān)電源的紋波和噪聲電壓的措施
開(kāi)關(guān)電源中的小啟示
開(kāi)關(guān)電源線性電源區(qū)別
電感式DC/DC變換器工作原理
電感式DC/DC變換器工作原理
反激式開(kāi)關(guān)電源理論與原理解析
正激”與“反激”的區(qū)別?
電源芯片布局走線
基礎(chǔ)知識(shí)回顧
灌電流和拉電流
寬電壓范圍
硬過(guò)流
注：此文為網(wǎng)上內(nèi)容的歸納整理，尊重原創(chuàng)作者！
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電源的分類
出處：電源的分類
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電源樹(shù)
出處：嵌入式硬件設(shè)計(jì)03-用電源樹(shù)搞定電流分配-電源網(wǎng)
Eg:
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?電源環(huán)路穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法
出處：電源環(huán)路穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法
穩(wěn)定電源知識(shí)介紹
出處：穩(wěn)定電源知識(shí)介紹 - 與非網(wǎng)
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電池和電壓源，電流源有什么關(guān)系？
電流源給定的電流，此線路通電流為定值，與你的負(fù)載阻值沒(méi)有關(guān)系。
電流源的內(nèi)阻相對(duì)負(fù)載阻抗很大，負(fù)載阻抗波動(dòng)不會(huì)改變電流大小。在電流源回路中串聯(lián)電阻無(wú)意義，因?yàn)樗粫?huì)改變負(fù)載的電流，也不會(huì)改變負(fù)載上的電壓。在原理圖上這類電阻應(yīng)簡(jiǎn)化掉。負(fù)載阻抗只有并聯(lián)在電流源上才有意義，與內(nèi)阻是分流關(guān)系。
由于內(nèi)阻等多方面的原因，理想電流源在真實(shí)世界是不存在的，但這樣一個(gè)模型對(duì)于電路分析是十分有價(jià)值的。實(shí)際上，如果一個(gè)電流源在電壓變化時(shí)，電流的波動(dòng)不明顯，我們通常就假定它是一個(gè)理想電流源。
電壓源就是給定的電壓，隨著你的負(fù)載增大，電流增大，理想狀態(tài)下電壓不變，實(shí)際會(huì)在傳送路徑上消耗，你的負(fù)載增大，消耗增多。電壓源的內(nèi)阻相對(duì)負(fù)載阻抗很小，負(fù)載阻抗波動(dòng)不會(huì)改變電壓高低。在電壓源回路中串聯(lián)電阻才有意義，并聯(lián)在電壓源的電阻因?yàn)樗荒芨淖冐?fù)載的電流，也不能改變負(fù)載上的電壓，這個(gè)電阻在原理圖上是多余的，應(yīng)刪去。負(fù)載阻抗只有串聯(lián)在電壓源回路中才有意義，與內(nèi)阻是分壓關(guān)系。
電壓源是一個(gè)理想元件,因?yàn)樗転橥怆娐诽峁┮欢ǖ哪芰?所以又叫有源元件.
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單雙電源
出處：? ? ? ? 單電源運(yùn)放和雙電源運(yùn)放有啥區(qū)別？這篇文章講透了
| 1．1 電源供電和單電源供電 所有的運(yùn)算放大器都有兩個(gè)電源引腳，一般在資料中，它們的標(biāo)識(shí)是VCC＋和VCC－，但是有些時(shí)候它們的標(biāo)識(shí)是VCC＋和GND。這是因?yàn)橛行?shù)據(jù)手冊(cè)的作者企圖將這種標(biāo)識(shí)的差異作為單電源運(yùn)放和雙電源運(yùn)放的區(qū)別。但是，這并不是說(shuō)他們就一定要那樣使用――他們可能可以工作在其他的電壓下。在運(yùn)放不是按默認(rèn)電壓供電的時(shí)候，需要參考運(yùn)放的數(shù)據(jù)手冊(cè)，特別是絕對(duì)最大供電電壓和電壓擺動(dòng)說(shuō)明。? 絕大多數(shù)的模擬電路設(shè)計(jì)者都知道怎么在雙電源電壓的條件下使用運(yùn)算放大器，比如圖一左邊的那個(gè)電路，一個(gè)雙電源是由一個(gè)正電源和一個(gè)相等電壓的負(fù)電源組成。一般是正負(fù)15V，正負(fù)12V和正負(fù)5V也是經(jīng)常使用的。輸入電壓和輸出電壓都是參考地給出的，還包括正負(fù)電壓的擺動(dòng)幅度極限Vom以及最大輸出擺幅。? 單電源供電的電路(圖一中右)運(yùn)放的電源腳連接到正電源和地。正電源引腳接到VCC＋，地或者VCC－引腳連接到GND。將正電壓分成一半后的電壓作為虛地接到運(yùn)放的輸入引腳上，這時(shí)運(yùn)放的輸出電壓也是該虛地電壓，運(yùn)放的輸出電壓以虛地為中心，擺幅在Vom 之內(nèi)。 有一些新的運(yùn)放有兩個(gè)不同的最高輸出電壓和最低輸出電壓。這種運(yùn)放的數(shù)據(jù)手冊(cè)中會(huì)特別分別指明Voh 和Vol 。需要特別注意的是有不少的設(shè)計(jì)者會(huì)很隨意的用虛地來(lái)參考輸入電壓和輸出電壓，但在大部分應(yīng)用中，輸入和輸出是參考電源地的，所以設(shè)計(jì)者必須在輸入和輸出的地方加入隔直電容，用來(lái)隔離虛地和地之間的直流電壓。(參見(jiàn)1.3節(jié)) 通常單電源供電的電壓一般是5V，這時(shí)運(yùn)放的輸出電壓擺幅會(huì)更低。另外現(xiàn)在運(yùn)放的供電電壓也可以是3V 也或者會(huì)更低。出于這個(gè)原因在單電源供電的電路中使用的運(yùn)放基本上都是Rail－To－Rail 的運(yùn)放，這樣就消除了丟失的動(dòng)態(tài)范圍。 需要特別指出的是輸入和輸出不一定都能夠承受Rail－To－Rail 的電壓。雖然器件被指明是軌至軌(Rail－To－Rail)的，如果運(yùn)放的輸出或者輸入不支持軌至軌 ，接近輸入或者接近輸出電壓極限的電壓可能會(huì)使運(yùn)放的功能退化，所以需要仔細(xì)的參考數(shù)據(jù)手冊(cè)是否輸入和輸出是否都是軌至軌。這樣才能保證系統(tǒng)的功能不會(huì)退化，這是設(shè)計(jì)者的義務(wù)。 |
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LDO(Low Dropout Regulator)低壓差線性穩(wěn)壓器
出處：
從此以后誰(shuí)也別說(shuō)我不懂LDO了！
LDO的基礎(chǔ)特性——熱關(guān)斷_云軒閣-CSDN博客
LDO并聯(lián)：? ? ?硬件工程師成長(zhǎng)之路（2）_云軒閣-CSDN博客
在一個(gè)電路板中，我們會(huì)用到各式各樣的電壓，一般我們獲取這些電壓的途徑無(wú)非3點(diǎn)，一個(gè)從外部引入，做濾波隔離處理；另一個(gè)則是電路板內(nèi)部轉(zhuǎn)換，內(nèi)部轉(zhuǎn)換無(wú)非就是 用電源芯片管理芯片來(lái)轉(zhuǎn)換所需要的電壓。
一般我們使用的電源管理芯片無(wú)非就是LDO和DC-DC
LDO=low dropout regulator，低壓差+線性+穩(wěn)壓器。
“低壓差”：輸出壓降比較低，例如輸入3.3V，輸出可以達(dá)到3.2V。
“線性”：LDO內(nèi)部的MOS管工作于線性電阻。
“穩(wěn)壓器”說(shuō)明了LDO的用途是用來(lái)給電源穩(wěn)壓。
由于一般的LDO封裝都比DC-DC小的多，并且成本也低得多，因此在很多產(chǎn)所中，我們會(huì)使用到LDO來(lái)轉(zhuǎn)換我們所需要的電壓，當(dāng)然在選擇使用LDO的前提下，是需要滿足對(duì)噪聲的反應(yīng)和耗電等基本要求的。
一片spx1117m3-3.3只需要5毛錢(qián)左右，而一片TPS5430則需要5塊錢(qián)，可見(jiàn)LDO的成本是低的很多的。
LDO幾個(gè)重要參數(shù)
一般來(lái)說(shuō)，看到這里，你基本可以算是入門(mén)了，普通的選型工作也足夠應(yīng)付。下面來(lái)聊聊一些LDO的參數(shù)，有助于根基的穩(wěn)固。
壓差
壓差(VDROPOUT)是指輸入電壓進(jìn)一步下降而造成 LDO 不再能進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)的輸入至輸出電壓差。
裕量電壓
裕量電壓是指 LDO 滿足其規(guī)格所需的輸入至輸出電壓差。
效率
LDO 的效率由接地電流和輸入/輸出電壓確定:
若需獲得較高的效率,必須最大程度地降低裕量電壓和接地電流。 此外,還必須最大程度地縮小輸入和輸出之間的電壓差。輸入至 輸出電壓差是確定效率的內(nèi)在因素,與負(fù)載條件無(wú)關(guān)。例如,采用 5 V 電源供電時(shí),3.3 V LDO 的效率從不會(huì)超過(guò) 66%,但當(dāng)輸入電壓降至 3.6 V 時(shí),其效率將增加到最高 91.7%。LDO 的功耗 為(VIN – VOUT) × IOUT。
?Low Dropout Voltage（低壓降），前面提到了這個(gè)參數(shù)，設(shè)計(jì)電路比如需要6v轉(zhuǎn)5v時(shí)，需要保持Low Dropout Voltage參數(shù)<1 v。不過(guò)現(xiàn)在的LDO一般壓降都很低，像TPS7A71系列的LDO，Vdropout只有200mV。
Thermal（溫度性能）.大家都知道LDO效率很低，那怎么去校驗(yàn)一個(gè)LDO是否合適呢？首先計(jì)算功耗Pd=（Vin-Vout）Iout ，其次計(jì)算溫升，這里可以用熱阻RθJA來(lái)計(jì)算，溫升ΔT= Pd*RθJA ，最后計(jì)算芯片結(jié)溫Tj= Tambient+ΔT<Tjmax(datasheet).?
高PSRR的LDO對(duì)紋波的抑制效果還是很明顯的那怎么判斷LDO的PSRR參數(shù)是否足夠呢，舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，假設(shè)LDO前面的DC/DC的開(kāi)關(guān)頻率是100khz，100khz處的PSRR是50dB，前端DC/DC 紋波大小100mv，那LDO之后的紋波=100mv/10(50/20)=0.3mv。
LDO的使用和型號(hào)特點(diǎn)：
一般的LDO芯片均為一個(gè)輸入、一個(gè)輸出、一個(gè)使能、一個(gè)地，而不像DC-DC電源芯片一樣，還需要通過(guò)外設(shè)的電阻來(lái)得到輸出電壓。
型號(hào)命名特點(diǎn)，則是芯片型號(hào)中，就自帶有了輸出電壓，因此在選型的時(shí)候，方便了不少。
以上兩點(diǎn)也是你們以后區(qū)別電源芯片是DC-DC還是LDO的重要依據(jù)。
選型LDO的重要點(diǎn)：
在大多數(shù)應(yīng)用中,LDO 主要用于將靈敏的負(fù)載與有噪聲的電源相隔離。與開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器不同,線性穩(wěn)壓器會(huì)在通路晶體管或MOSFET(用來(lái)調(diào)節(jié)和保持輸出電壓來(lái)達(dá)到所需的精度)中造成功率耗散。因此,就效率而言,LDO 的功率耗散會(huì)是一個(gè)顯著劣勢(shì),并可能導(dǎo)致熱問(wèn)題。所以, 設(shè)計(jì)工程師需要通過(guò)盡可能降低 LDO 功率耗散,來(lái)提升系統(tǒng)效率和避免熱復(fù)雜性,這一點(diǎn)很重要。
從LDO芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)分析
LDO芯片，內(nèi)部為一個(gè)P-MOS+一個(gè)運(yùn)放+2個(gè)電阻
因此LDO核心架構(gòu)：P-MOS+運(yùn)放，通過(guò)芯片內(nèi)部已經(jīng)設(shè)置好的電阻來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)P-MOS的輸出，而得到該芯片的輸出電壓。
LDO工作原理就一句話：通過(guò)運(yùn)放調(diào)節(jié)P-MOS的輸出。
電源——設(shè)計(jì)LDO不得不考慮的因素
出處：z00143104的專欄_硬件十萬(wàn)個(gè)為什么_CSDN博客-華為研發(fā)模式系列,硬件開(kāi)發(fā)領(lǐng)域博主
1、壓差（Uin-Uout）
壓差是LDO的重要參數(shù)，它表示輸入與輸出之間的電位差，LDO的壓差越小越好。但是當(dāng)輸入電壓不能滿足“最小壓差”的要求時(shí)，LDO就無(wú)法正常工作。此時(shí)誤差放大器會(huì)進(jìn)入完全導(dǎo)通狀態(tài)，使環(huán)路的增益變?yōu)榱?#xff0c;對(duì)負(fù)載的穩(wěn)壓能力會(huì)變得很差，電源抑制比也大幅度降低。
需要注意以下幾點(diǎn)：
第一，在LDO的參數(shù)表中可以有多個(gè)甚至多組壓差數(shù)據(jù)，例如在輕載、中等負(fù)載、滿載條件下壓差的最小值、典型值和最大值。其中，典型值僅供設(shè)計(jì)時(shí)參考。最具有實(shí)際意義的應(yīng)是滿載條件下壓差的最大值，該參數(shù)值是在最不利的情況下測(cè)得的。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以此為依據(jù)，以便留出足夠的余量，確保LDO在最壞的情況下也能正常工作。
第二，為可靠起見(jiàn)，有時(shí)可按Uin=Uout+△U+lV的關(guān)系式來(lái)選擇最低輸入電壓值。功率按1.5倍以上選擇有點(diǎn)浪費(fèi)（但加上加上20%-30%的余量一點(diǎn)不為過(guò)）。一般LDO的自損功耗為Pd_max=（Uin-Uout）*Iout。
第三，輸入一輸出壓差并非固定值，它隨輸出電流的增加而增大，隨溫度升高而增加。
2、最大輸出電流
最大輸出電流是LDO的一個(gè)基本參數(shù)。通常，輸出電流越大，LDO的價(jià)格越高。LDO必須能在最不利的工作條件下給負(fù)載提供足夠的電流。
3、輸入電壓
要求輸入電壓必須大于額定輸出電壓與輸入一輸出壓差之和，即Uin>Uout+△U。否則LDO將失去穩(wěn)壓功能，輸出電壓會(huì)隨輸入電壓而改變，此時(shí)Uout就等于輸入電壓減去調(diào)整管導(dǎo)通電阻(RON)與負(fù)載電流的乘積，即Uout=Uin-RONI0。
4、輸出電壓
固定輸出式LDO的外圍電路簡(jiǎn)單，使用方便，并且能節(jié)省外部取樣電阻分壓器的成本和空間。其輸出電壓值在出廠時(shí)已趨于一致(僅限于通用電壓)，輸出電壓精度一般為±5％，這對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用已經(jīng)足夠了。新型LDO采用激光修正技術(shù)，精度指標(biāo)可達(dá)±1％～±2％。特別需要注意產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)所給出精度指標(biāo)的適用條件，例如是在室溫下還是在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)，是滿載條件下還是在中等負(fù)載或空載條件下。
可調(diào)輸出式LDO允許在規(guī)定范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)輸出電壓。若將輸出端與反饋端相連，使輸出電壓等于內(nèi)部基準(zhǔn)電壓，?????則最低輸出電壓一般為1．2V左右。
5、輸入電源類型
輸入電源有兩種類型，一種是直流電源，另一種是交流電源。采用交流電時(shí)，首先要經(jīng)過(guò)電源變壓器和整流濾波器變成脈動(dòng)直流電，然后給LDO提供輸入電壓，此時(shí)LDO的壓差已不再是關(guān)鍵指標(biāo)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)增加電源變壓器二次繞組的匝數(shù)，很容易提高LDO的輸入電壓，滿足LDO對(duì)壓差的需要。
6、靜態(tài)電流
靜態(tài)電流是指在空載條件下或關(guān)斷輸出時(shí)，LDO內(nèi)部流向地的總電流。靜態(tài)電流越小，穩(wěn)壓器的功耗越低，在某些應(yīng)用中，經(jīng)常選擇待機(jī)模式將輸出關(guān)斷，此時(shí)電池的使用壽命就取決于靜態(tài)電流的大小。最近推出的新型LDO，靜態(tài)電流可低至75～150μA，并且比普通LDO的穩(wěn)壓特性更好。需要強(qiáng)調(diào)的是LDO的靜態(tài)電流不是一個(gè)固定值，它隨負(fù)載電流的增大而增加。但VLDO的靜態(tài)電流可近似認(rèn)為是恒定值。
LDO的附加功能
(1)通/斷控制功能允許用機(jī)械開(kāi)關(guān)、門(mén)電路或單片機(jī)來(lái)關(guān)斷LDO的輸出，使之進(jìn)入低功耗的待機(jī)模式(亦稱備用模式)。
(2)輸入電壓反極性保護(hù)功能用來(lái)防止當(dāng)輸入電壓極性接反時(shí)損壞LDO。
(3)故障標(biāo)記輸出功能當(dāng)輸出電壓(或輸入電壓)低于規(guī)定閾值電壓時(shí)，LDO能輸出故障標(biāo)記信號(hào)。微處理器在接收到此信號(hào)后，可及時(shí)完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等項(xiàng)工作。
(4)瞬變電壓保護(hù)功能將LDO用于汽車電子設(shè)備時(shí)，需要對(duì)負(fù)載的瞬態(tài)變化(如突然卸載)進(jìn)行保護(hù)。一旦輸出端出現(xiàn)瞬變電壓，立即將輸出關(guān)斷。等瞬變電壓過(guò)去之后，又迅速恢復(fù)正常工作。
(5)跟蹤能力某些多路輸出式LDO需要具有跟蹤能力，其中一路或幾路輔助輸出電壓能自動(dòng)跟蹤主輸出電壓的變化，并及時(shí)調(diào)整自己的輸出電壓值，以減小各路輸出之間的相對(duì)變化量。
(6)排序所謂排序，就是在多個(gè)穩(wěn)壓電源構(gòu)成的電源系統(tǒng)中，使每個(gè)穩(wěn)壓電源的輸出都能按照規(guī)定的順序接通或關(guān)斷。
在設(shè)計(jì)LDO時(shí)，如果能將以上七種因素都考慮在內(nèi)，那么你所設(shè)計(jì)的LDO無(wú)疑是最佳的。
輸出紋波控制可能通過(guò)改進(jìn)C61的值來(lái)實(shí)現(xiàn)220uf、100uf等。
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電荷泵是基于電感的轉(zhuǎn)換器還是 LDO？
電荷泵是基于電感的轉(zhuǎn)換器還是 LDO？ - 21ic電子網(wǎng)
定義：也稱為開(kāi)關(guān)電容式電壓變換器，是一種利用所謂的“快速”（flying）或“泵送”電容（而非電感或變壓器）來(lái)儲(chǔ)能的DC-DC（變換器）。它們能使輸入電壓升高或降低，也可以用于產(chǎn)生負(fù)電壓。其內(nèi)部的FET開(kāi)關(guān)陣列以一定方式控制快速電容器的充電和放電，從而使輸入電壓以一定因數(shù)（0.5，2或3）倍增或降低，從而得到所需要的輸出電壓。這種特別的調(diào)制過(guò)程可以保證高達(dá)80%的效率，而且只需外接陶瓷電容。由于電路是開(kāi)關(guān)工作的，電荷泵結(jié)構(gòu)也會(huì)產(chǎn)生一定的輸出紋波和EMI（電磁干擾）。
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電荷泵電路的原理
斬波電路(三) ——?電荷泵電路-電源管理在線培訓(xùn)- 德州儀器（TI）官方視頻課程培訓(xùn)
用一個(gè)5V的電池和2個(gè)電容?我去如何獲得10V的電壓呢?那么大多數(shù)人都可以回答出答案來(lái)?那就是?我拿兩個(gè)電容串聯(lián)?再拿著電池去跟每一只電容分別充電?那么兩個(gè)電容加起來(lái)就可以得到10V的電壓?這個(gè)就是電荷泵電路的基本原理.
當(dāng)然，我們不能拿手拿著電池去給電容充電?還是得用一組開(kāi)關(guān)?如圖所示，
我們有兩組時(shí)間開(kāi)關(guān)來(lái)切換?電池是給 C1 充電還是給 C2 充電. 時(shí)間開(kāi)關(guān)的設(shè)定是這樣的?我們把周期設(shè)成200ns?，其中一組時(shí)間開(kāi)關(guān)從0s開(kāi)始開(kāi)?90ns開(kāi)始關(guān)； 另外一種時(shí)間開(kāi)關(guān)呢?我們把它設(shè)置100ns開(kāi)?190ns關(guān)?那么這樣它兩組就互補(bǔ)對(duì)稱?并且留出了10ns的死區(qū)時(shí)間?防止同時(shí)導(dǎo)通導(dǎo)致電池短路。?
我們看輕負(fù)載時(shí)的輸出電壓?當(dāng)負(fù)載等于10歐的時(shí)候?輸入是5V?輸出幾乎就是10V?能看見(jiàn)不是很明顯的紋波 。
那么重負(fù)載的時(shí)候?
我們把電阻減小到一個(gè)歐姆?輸入依然是5V?現(xiàn)在可以看出輸出電壓形成明顯的鋸齒?這個(gè)原因是電容電壓經(jīng)過(guò)負(fù)載放電?一旦電池不給這個(gè)電容充電?那么負(fù)載上的電就得靠電容來(lái)?電容電壓下降引起這樣的鋸齒?。
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負(fù)壓電荷泵
如果我們?cè)黾娱_(kāi)關(guān)的數(shù)目和電容的數(shù)目?可以很容易地獲得更多的電壓輸出?那么我們也可以改變排布來(lái)得到負(fù)電壓 。
?????????
如圖是四個(gè)開(kāi)關(guān)分成兩組?開(kāi)關(guān)1和開(kāi)關(guān)2負(fù)責(zé)給飛電容 Cfly?充上左正右負(fù)的電壓?充完電以后開(kāi)關(guān)斷開(kāi)?由開(kāi)關(guān)3和開(kāi)關(guān)4?將飛電容上的電反向?充電電流是這個(gè)方向?反向給輸出電容 C1 充電?以此 C1上得到的就是反壓?這就是負(fù)壓電荷泵的原理。
我們看輕負(fù)載時(shí)候?10歐姆輕負(fù)載?輸入電壓5V?輸出電壓這個(gè)地方呢大概是-5V?紋波也是比較小的?那么重負(fù)載時(shí)候?同樣的，跟前面倍壓電荷泵一樣形成鋸齒?那么電荷泵電路的輸出都不能接過(guò)重的負(fù)載?一般集成電荷泵電源芯片它的電流都在100mA以下。
?那我們前面看到?電荷泵電路的原理雖然看似很簡(jiǎn)單?但是因?yàn)樗玫拈_(kāi)關(guān)數(shù)目很多?驅(qū)動(dòng)起來(lái)非常麻煩?所以電荷泵這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)只在集成芯片中使用。?
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這是TPS60400的典型應(yīng)用圖 ：
跟我們之前講的電荷泵的反向電路中的原理圖基本是一樣的?那么飛電容 Cfly?取值1μF?輸出電容也是1μF?當(dāng)1、3閉合的時(shí)候?給飛電容充上左正右負(fù)的電?2、4閉合時(shí)候?飛電容把電荷搬運(yùn)到輸出電容Co上?形成下正上負(fù)的輸出?那么所謂的飛電容在這里的作用?其實(shí)就是搬運(yùn)工的作用?避免電源Ui直接和Uo發(fā)生聯(lián)系 。
我們看到輸出?這里輸出顯示是-1.6V到-5.5V?這個(gè)意思不是說(shuō)它是一個(gè)可變的電壓輸出?而是說(shuō)如果你輸入電壓是1.6V?那么輸出就是-1.6V?輸入是5.5V?輸出就是-5.5V?最大電流是60mA 。
我們來(lái)看一下飛電容與開(kāi)關(guān)頻率的關(guān)系?：頻率越高飛電容越小?，飛電容相當(dāng)于一個(gè)中轉(zhuǎn)倉(cāng)庫(kù)?開(kāi)關(guān)頻率就是這個(gè)倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度?你運(yùn)行速度越快?你如果拉貨?拉完以后馬上就拉走?那么運(yùn)轉(zhuǎn)速度越快，你所需要的倉(cāng)庫(kù)就越小 。
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那么看典型的電容配置 ：涉及到輸入電容、飛電容和輸出電容 ，第一 輸入濾波電容的選擇?我們看這句話?電流從電源處開(kāi)關(guān)處?電路的變化是兩個(gè) Io 到0之間?也就是說(shuō)?我這個(gè)電荷泵往前級(jí)電源所取的電流是波動(dòng)的?在0到2個(gè) Io 之間波動(dòng)?這波動(dòng)很大?這波動(dòng)很大?因此呢?對(duì)于前級(jí)的 supply?它需要良好的濾波?那么我們需要根據(jù)輸入電源的紋波?來(lái)選擇輸入電容?其實(shí)就是這個(gè)輸入電容越大越好?雖然我們前面看見(jiàn)它的推薦電容是1μF?但這個(gè)電容我們加大沒(méi)關(guān)系?；
我們看飛電容的選擇?飛電容的作用主要可以用來(lái)減小輸出的阻抗?但是飛電容你增加到一定程度?它的好處呢就不那么明顯?因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候，增大到一定程度之后?輸出阻抗就主要由內(nèi)部開(kāi)關(guān)電阻的阻抗和電容的 ESR 來(lái)決定?所以飛電容的選擇?我們可以按照芯片說(shuō)明書(shū)推薦值。
紋波的計(jì)算公式
?這是說(shuō)明書(shū)中的紋波計(jì)算公式?它就是分成兩個(gè)部分?第一項(xiàng)是輸出電流在電容上充放電引起的電壓起伏?可以想象，如果是個(gè)理想電容?我用鋸齒波狀的電流去給電容充電?就會(huì)引起電容上電壓的變化?但這個(gè)變化顯然是和頻率有關(guān)的?充電時(shí)間越長(zhǎng)，紋波就會(huì)越大?和電容值肯定也有關(guān)系?你電容越大?把它充到一定電壓所需要的電荷就越多?時(shí)間就越久?也就是說(shuō)增大電容、增大開(kāi)關(guān)頻率可以減小紋波?第二個(gè)部分?就是輸出電流在串聯(lián)等效電阻上直接引起的壓降?我們可以看到?這是電路?這是負(fù)載上所需要的電流 Io?當(dāng)開(kāi)關(guān)4斷開(kāi)以后?負(fù)載上所需要的電流?完全是由電容提供的?完全是由電容提供的?所以這個(gè) Io 從下往上流過(guò) ESR?那么開(kāi)關(guān)閉合以后?電容上放掉的電要通過(guò)這個(gè)方向去充回來(lái)?電容上放掉的電要通過(guò)這個(gè)方向去充回來(lái)?同樣大小充回來(lái)?所以在 ESR 上產(chǎn)生的 delta 壓降是兩倍的 Io 乘以 ESR?和頻率沒(méi)有關(guān)系?。
這個(gè)值很大?我們對(duì)比一下?我們剛剛學(xué)過(guò)的 BUCK 降壓斬波電路
?它的公式和這個(gè)不一樣?因?yàn)樨?fù)載上的電流 Io?并不都是由電容 C 來(lái)提供的?其中電感也提供?所以它的紋波是和頻率有關(guān)的一個(gè)量，要小得多?也就說(shuō)如果負(fù)載上串聯(lián)了電感?將可以大大減小紋波（紋波電壓是紋波電流給電容充電?以及在等效串聯(lián)電阻上壓降產(chǎn)生的?那么你以一定的斜率?充放電這么一個(gè)紋波電流?充放電時(shí)間的越長(zhǎng)?這個(gè)紋波電流峰值自然也就越大?所以我們?cè)谶@里呢基本上?你等效串聯(lián)電阻變小的效果?被頻率降低的效果基本上就給抵消掉了 。）
?我們來(lái)看紋波指標(biāo)，具體指標(biāo)?有個(gè)列表
?當(dāng)輸出電流5個(gè)mA的時(shí)候?按照它推薦的飛電容輸出電容配置?在15到35個(gè)mV之間?我們看一眼公式?輸出紋波電壓和電流成正比?那么我們可以想達(dá)到額定電流60mA的時(shí)候?紋波電壓將會(huì)超過(guò)100mV?這時(shí)候你就需要看用電器負(fù)載?能不能接受這么大紋波的供電?也就是說(shuō)電荷泵芯片能不能使用。
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基準(zhǔn)電壓
出處：
基準(zhǔn)電壓是什么_基準(zhǔn)電壓有什么作用 - 電子常識(shí) - 電子發(fā)燒友網(wǎng)
參考電壓基準(zhǔn)電壓 - 百度文庫(kù)
基準(zhǔn)電壓源應(yīng)用設(shè)計(jì)技巧和訣竅-嵌入式文檔類資源-CSDN下載
基準(zhǔn)電壓是指?jìng)鞲衅髦糜?℃的溫場(chǎng)(冰水混合物)，在通以工作電流(100μA)的條件下，傳感器上的電壓值。實(shí)際上就是0點(diǎn)電壓。其表示符號(hào)為V(0)，該值出廠時(shí)標(biāo)定，由于傳感器的溫度系數(shù)S相同，則只要知道基準(zhǔn)電壓值V(0)，即可求知任何溫度點(diǎn)上的傳感器電壓值，而不必對(duì)傳感器進(jìn)行分度。
基準(zhǔn)電壓不準(zhǔn)&振蕩 兩個(gè)案例
出處：z00143104的專欄_硬件十萬(wàn)個(gè)為什么_CSDN博客-華為研發(fā)模式系列,硬件開(kāi)發(fā)領(lǐng)域博主
案例1 比較基準(zhǔn)電壓不準(zhǔn)問(wèn)題
在EV2000-220KW變頻器初樣功能板調(diào)測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)3.15V過(guò)流比較基準(zhǔn)輸出嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)值且正負(fù)不對(duì)稱。
在應(yīng)用中，3.15V基準(zhǔn)是由TL431加運(yùn)放形成的，其電路原理圖如下：
在初樣設(shè)計(jì)時(shí)，上圖中的運(yùn)放U2為L(zhǎng)M358，該器件對(duì)電源紋波的抑制能力較差。
上圖中，±15V電源由開(kāi)關(guān)頻率約為40kHz的單端反激型電源提供，其中+15V為主反饋繞組，-15V為最簡(jiǎn)單的二極管加電容形成整流濾波得到。這樣電源的-15V紋波較大，對(duì)電源紋波抑制能力差的運(yùn)放會(huì)使其輸出有較大的紋波。而過(guò)流比較基準(zhǔn)電壓要求精度高，此處用LM358輸出作基準(zhǔn)便不能滿足要求了。為了確定是否-15V電壓紋波引起運(yùn)放輸入偏離設(shè)計(jì)值，特此對(duì)-15V電源作了處理：斷開(kāi)反激電源的-15V整流二極管，外用直流穩(wěn)壓電源對(duì)單板施加-15V電源，結(jié)果LM358的輸出很穩(wěn)定。說(shuō)明LM358輸出的紋波和正負(fù)基準(zhǔn)的不稱性是由-15V的紋波電壓引起。不改變電路結(jié)構(gòu)，把LM358更換為電源紋波抑制能力強(qiáng)的運(yùn)放TL082后，電路滿足設(shè)計(jì)要求，如上圖所示。對(duì)電源紋波電壓較大和要求運(yùn)放輸出精度較高的場(chǎng)合，選用對(duì)電源紋波抑制能力強(qiáng)且頻率響應(yīng)快的運(yùn)放。
案例2 基準(zhǔn)震蕩問(wèn)題
【問(wèn)題描述】
基準(zhǔn)電源部分中輸出的電壓bref,vref和iref的紋波電壓過(guò)大,沒(méi)有滿足單板測(cè)試規(guī)范<1%的指標(biāo),其中BREF波形嚴(yán)重變形.具體波形如下：
【原因分析】基準(zhǔn)源的容性負(fù)載問(wèn)題，容易引起震蕩。在器件資料中描述了帶容性負(fù)責(zé)? 的穩(wěn)定性邊界條件。如下所示：在A，B線以下的區(qū)域都
是易震蕩的區(qū)域。
【解決措施】431基準(zhǔn)電路的輸出端加了0.1UF的電容C239,該電容引起了基準(zhǔn)。通過(guò)把0.1uf濾波電容去掉，降低了電容的取值，現(xiàn)在為0.01uf，使其遠(yuǎn)離震蕩的邊界上。
VBAT?? VCC VDD VSS VEE VPP
V*與AV*的區(qū)別是：數(shù)字與模擬的區(qū)別
CC與DD的區(qū)別是：供電電壓與工作電壓的區(qū)別（通常VCC>VDD）；
數(shù)字電路供電VCC
模擬電路供電AVCC
VDD是指工作電壓，就是供電進(jìn)芯片的
AVDD是模擬電壓或者叫模擬正電源，是從芯片向外供電的
1、對(duì)于數(shù)字電路來(lái)說(shuō)，VCC是電路的供電電壓,VDD是芯片的工作電壓（通常Vcc>Vdd），VSS是接地點(diǎn)。
2、有些IC既有VDD引腳又有VCC引腳，說(shuō)明這種器件自身帶有電壓轉(zhuǎn)換功能。
3、在場(chǎng)效應(yīng)管（或COMS器件）中，VDD為漏極，VSS為源極，VDD和VSS指的是元件引腳，而不表示供電電壓。
4、一般來(lái)說(shuō)VCC=模擬電源,VDD=數(shù)字電源,VSS=數(shù)字地,VEE=負(fù)電源
單片集成電路可能既有VCC端口也有AVCC端口，不知道能不能告訴我這兩者之間的區(qū)別？還有這兩者在電壓上有沒(méi)有什么差別？
VCC是數(shù)字電源，AVCC是模擬電源。有AVCC的單片機(jī)是包含模擬器件的單片機(jī)，例如AD轉(zhuǎn)換電路。
一般要求AVCC和VCC之間電壓差不能超過(guò)一定數(shù)值，例如AVR單片機(jī)規(guī)定不能超過(guò)0.3V。
應(yīng)用時(shí)，VCC直接接系統(tǒng)電源，芯片外的其它數(shù)字邏輯器件也接VCC，芯片外的模擬電路的電源和AVCC相連。VCC和AVCC之間用一個(gè)低通濾波器連接。濾波器典型參數(shù)為：電感10μH，兩邊的電容0.1μF。
開(kāi)關(guān)電源
“開(kāi)關(guān)電源主要元件就是電子開(kāi)關(guān)（場(chǎng)效應(yīng)管或三極管）。首先輸入端要有保護(hù)（保險(xiǎn)管） 濾波（電容）在經(jīng)過(guò)整流（整流橋） 再需要DC/AC轉(zhuǎn)換（變壓器） 整流輸出（整流二極管） 再經(jīng)濾波（電感電容）最后就有穩(wěn)定的輸出。推薦一個(gè)蠻實(shí)用的地方，那邊開(kāi)關(guān)電源資料匯總不少的，去查一下浙江埃莫森電氣 ，浙江埃莫森電氣的電氣知識(shí)蠻齊全的， 希望可以幫到你。
其中變壓器部分有一輔助繞組通過(guò)IC進(jìn)行電流電壓取樣來(lái)控制開(kāi)關(guān)的占空比從而調(diào)節(jié)輸出電流。這只是其中的一種方案 開(kāi)關(guān)電源整體上就是濾波整流調(diào)整反饋控制輸出整流濾波幾個(gè)部分。具體方案根據(jù)具體要求。”
減少開(kāi)關(guān)電源的紋波和噪聲電壓的措施
出處：百度文庫(kù)?硬件十萬(wàn)個(gè)為什么?2014-09-02 20:31
開(kāi)關(guān)電源（包括AC/DC轉(zhuǎn)換器、DC/DC轉(zhuǎn)換器、AC/DC模塊和DC/DC模塊）與線性電源相比較，最突出的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換效率高，一般可達(dá)80%～85%，高的可達(dá)90%～97%；其次，開(kāi)關(guān)電源采用高頻變壓器替代了笨重的工頻變壓器，不僅重量減輕，體積也減小了，因此應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。但開(kāi)關(guān)電源的缺點(diǎn)是由于其開(kāi)關(guān)管工作于高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)，輸出的紋波和噪聲電壓較大，一般為輸出電壓的1%左右（低的為輸出電壓的0.5%左右），最好產(chǎn)品的紋波和噪聲電壓也有幾十mV；而線性電源的調(diào)整管工作于線性狀態(tài)，無(wú)紋波電壓，輸出的噪聲電壓也較小，其單位是μV。
本文簡(jiǎn)單地介紹開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生紋波和噪聲的原因和測(cè)量方法、測(cè)量裝置、測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及減小紋波和噪聲的措施。
一、紋波和噪聲產(chǎn)生的原因
開(kāi)關(guān)電源輸出的不是純正的直流電壓，里面有些交流成分，這就是紋波和噪聲造成的。紋波是輸出直流電壓的波動(dòng)，與開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)動(dòng)作有關(guān)。每一個(gè)開(kāi)、關(guān)過(guò)程，電能從輸入端被“泵到”輸出端，形成一個(gè)充電和放電的過(guò)程，從而造成輸出電壓的波動(dòng)，波動(dòng)頻率與開(kāi)關(guān)的頻率相同。紋波電壓是紋波的波峰與波谷之間的峰峰值，其大小與開(kāi)關(guān)電源的輸入電容和輸出電容的容量及品質(zhì)有關(guān)。
噪聲的產(chǎn)生原因有兩種，一種是開(kāi)關(guān)電源自身產(chǎn)生的；另一種是外界電磁場(chǎng)的干擾（EMI），它能通過(guò)輻射進(jìn)入開(kāi)關(guān)電源或者通過(guò)電源線輸入開(kāi)關(guān)電源。開(kāi)關(guān)電源自身產(chǎn)生的噪聲是一種高頻的脈沖串，由發(fā)生在開(kāi)關(guān)導(dǎo)通與截止瞬間產(chǎn)生的尖脈沖所造成，也稱為開(kāi)關(guān)噪聲。噪聲脈沖串的頻率比開(kāi)關(guān)頻率高得多，噪聲電壓是其峰峰值。噪聲電壓的振幅很大程度上與開(kāi)關(guān)電源的拓?fù)洹㈦娐分械募纳鸂顟B(tài)及PCB的設(shè)計(jì)有關(guān)。
二、減小紋波和噪聲電壓的措施
開(kāi)關(guān)電源除開(kāi)關(guān)噪聲外，在AC/DC轉(zhuǎn)換器中輸入的市電經(jīng)全波整流及電容濾波，電流波形為脈沖，如圖17所示（圖a是全波整流、濾波電路，b是電壓及電流波形）。電流波形中有高次諧波，它會(huì)增加噪聲輸出。良好的開(kāi)關(guān)電源（AC/DC轉(zhuǎn)換器）在電路增加了功率因數(shù)校正（PFC）電路，使輸出電流近似正弦波，降低高次諧波，功率因數(shù)提高到0.95左右，減小了對(duì)電網(wǎng)的污染。
開(kāi)關(guān)電源或模塊的輸出紋波和噪聲電壓的大小與其電源的拓?fù)?#xff0c;各部分電路的設(shè)計(jì)及PCB設(shè)計(jì)有關(guān)。例如，采用多相輸出結(jié)構(gòu)，可有效地降低紋波輸出。現(xiàn)在的開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率越來(lái)越高；低的是幾十kHz，一般是幾百kHz，而高的可達(dá)1MHz以上。因此產(chǎn)生的紋波電壓及噪聲電壓的頻率都很高，要減小紋波和噪聲最簡(jiǎn)單的辦法是在電源電路中加無(wú)源低通濾波器。
1、減少EMI的措施
可以采用金屬外殼做屏蔽減小外界電磁場(chǎng)輻射干擾。為減少?gòu)碾娫淳€輸入的電磁干擾，在電源輸入端加EMI濾波器，如圖3所示（EMI濾波器也稱為電源濾波器）。
2 、在輸出端采用高頻性能好、ESR低的電容
采用高分子聚合物固態(tài)電解質(zhì)的鋁或鉭電解電容作輸出電容是最佳的，其特點(diǎn)是尺寸小而電容量大，高頻下ESR阻抗低，允許紋波電流大。它最適用于高效率、低電壓、大電流降壓式DC/DC轉(zhuǎn)換器及DC/DC模塊電源作輸出電容。例如，一種高分子聚合物鉭固態(tài)電解電容為68μF，其在20℃、100kHz時(shí)的等效串聯(lián)電阻（ESR）最大值為25mΩ，最大的允許紋波電流（在100kHz時(shí)）為2400mArms，其尺寸為：7.3mm（長(zhǎng)）×4.3mm（寬）×1.8mm（高），其型號(hào)為10TPE68M（貼片或封裝）。紋波電壓ΔVOUT為：
ΔVOUT=ΔIOUT×ESR （1)
若ΔIOUT=0.5A，ESR=25mΩ，則ΔVOUT=12.5mV。
若采用普通的鋁電解電容作輸出電容，額定電壓10V、額定電容量100μF，在20℃、120Hz時(shí)的等效串聯(lián)電阻為5.0Ω，最大紋波電流為70mA。它只能工作于10kHz左右，無(wú)法在高頻（100kHz以上的頻率）下工作，再增加電容量也無(wú)效，因?yàn)槌^(guò)10kHz時(shí)，它已成電感特性了。
某些開(kāi)關(guān)頻率在100kHz到幾百kHz之間的電源，采用多層陶電容（MLCC）或鉭電解電容作輸出電容的效果也不錯(cuò)，其價(jià)位要比高分子聚合物固態(tài)電解質(zhì)電容要低得多。
3 、采用與產(chǎn)品系統(tǒng)的頻率同步
為減小輸出噪聲，電源的開(kāi)關(guān)頻率應(yīng)與系統(tǒng)中的頻率同步，即開(kāi)關(guān)電源采用外同步輸入系統(tǒng)的頻率，使開(kāi)關(guān)的頻率與系統(tǒng)的頻率相同。 4、避免多個(gè)模塊電源之間相互干擾
在同一塊PCB上可能有多個(gè)模塊電源一起工作。若模塊電源是不屏蔽的、并且靠的很近，則可能相互干擾使輸出噪聲電壓增加。為避免這種相互干擾可采用屏蔽措施或?qū)⑵溥m當(dāng)遠(yuǎn)離，減少其相互影響的干擾。
例如，用兩個(gè)K7805-500開(kāi)關(guān)型模塊組成±5V輸出電源時(shí)，若兩個(gè)模塊靠的很近，輸出電容C4、C2未采用低ESR電容，且焊接處離輸出端較遠(yuǎn)，則有可能輸出的紋波和噪聲電壓受到相互干擾而增加。
如果在同一塊PCB上有能產(chǎn)生噪聲干擾的電路，則在設(shè)計(jì)PCB時(shí)要采取相似的措施以減少干擾電路對(duì)開(kāi)關(guān)電源的相互干擾影響。
5 、增加LC濾波器
為減小模塊電源的紋波和噪聲，可以在DC/DC模塊的輸入和輸出端加LC濾波器，如圖5所示。圖5左圖是單輸出，圖21右圖是雙輸出。
在表1及表2中列出1W DC/DC模塊的VIN端和VOUT端在不同輸出電壓時(shí)的電容值。要注意的是，電容量不能過(guò)大而造起動(dòng)問(wèn)題，LC的諧振頻率必須與開(kāi)關(guān)頻率要錯(cuò)開(kāi)以避免相互干擾，L采用μH極的，其直流電阻要低，以免影響輸出電壓精度。
6 、增加LDO
在開(kāi)關(guān)電源或模塊電源輸出后再加一個(gè)低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）能大幅度地降低輸出噪聲，以滿足對(duì)噪聲特別有要求的電路需要（見(jiàn)圖22），輸出噪聲可達(dá)μV級(jí)
由于LDO的壓差（輸入與輸出電壓的差值）僅幾百mV，則在開(kāi)關(guān)電源的輸出略高于LDO幾百mV就可以輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓了，并且其損耗也不大。
7、增加有源EMI濾波器及有源輸出紋波衰減器
有源EMI濾波器可在150kHz～30MHz間衰減共模和差模噪聲，并且對(duì)衰減低頻噪聲特別有效。在250kHz時(shí)，可衰減60dB共模噪聲及80dB差模噪聲，在滿載時(shí)效率可達(dá)99%。輸出紋波衰減器可在1～500kHz范圍內(nèi)減低電源輸出紋波和噪聲30dB以上，并且能改善動(dòng)態(tài)響應(yīng)及減小輸出電容。
減小DC/DC變換器中的接 地反彈——一些接地要點(diǎn)
Jeff Barrow?硬件十萬(wàn)個(gè)為什么?2016-03-13 23:59
電路接地1在電路原理圖中看起來(lái)很簡(jiǎn)單；但是，電路的實(shí)際性能是由其印
制電路板（PCB）布局決定的。而且，接地節(jié)點(diǎn)的分析很困難，特別是對(duì)于
DC/DC變換器，例如降壓型和升壓型變換器，這些電路的接地節(jié)點(diǎn)會(huì)聚快
速變化的大電流。當(dāng)接地節(jié)點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)性能會(huì)遭受影響并且該系統(tǒng)會(huì)
輻射電磁干擾（EMI）。但是如果很好地理解“接地“引起的接地噪聲的物
理本質(zhì)可提供一種減小接地噪聲問(wèn)題的直觀認(rèn)識(shí)。
接地反彈（Ground bounce）簡(jiǎn)稱地彈會(huì)產(chǎn)生幅度為幾伏的瞬態(tài)電壓；最
常見(jiàn)的是由磁通量變化引起的。傳輸電流的導(dǎo)線環(huán)路實(shí)際上構(gòu)成了一個(gè)
磁場(chǎng)，其磁場(chǎng)強(qiáng)度與電流成正比。磁通量與穿過(guò)環(huán)路面積和磁場(chǎng)強(qiáng)度乘
積成正比。
磁通量∝磁場(chǎng)強(qiáng)度×環(huán)路面積
更精確的表示是，ΦB = BA cosφ
其中磁通量ΦB等于磁場(chǎng)強(qiáng)度B乘以穿過(guò)環(huán)路平面A和磁場(chǎng)方向與環(huán)路平
面單位矢量夾角φ的余弦。
降壓型變換器的接地反彈
為了討論方便，將圖3中的簡(jiǎn)單電路變換成與其類似的電路——圖4中的降壓型變換器。
在高頻時(shí)，一個(gè)大電容器——例如降壓型變換器輸入電容器，CVIN——可
以看作一個(gè)DC電壓源。類似地，一個(gè)大電感器——例如降壓型變換器輸出電感器，LBUCK——也可以看作一個(gè)DC電流源。所做的這些近似有助于直觀理解。
開(kāi)關(guān)電源中的小啟示
出處：許雪松?硬件十萬(wàn)個(gè)為什么?2016-03-11 23:38
開(kāi)關(guān)電源是一種看似簡(jiǎn)單，但卻異常復(fù)雜的電子系統(tǒng)。其中包含著很多有意思的問(wèn)題，我放在這里，促使自己思考思考：
1.一般buck系統(tǒng)輸出電壓和輸入電壓是按開(kāi)關(guān)管占空比計(jì)算的。比如說(shuō)，24V輸入，輸出12V，那么占空比應(yīng)該是50%。這個(gè)理論推導(dǎo)大多數(shù)情況下是不遵守的。因?yàn)檫@個(gè)是在開(kāi)關(guān)電源滿量程下推導(dǎo)的。事實(shí)上，開(kāi)關(guān)電源一般工作都會(huì)小于最大量程輸出。這里有一個(gè)前提，就是一個(gè)周期內(nèi)輸入的能量會(huì)與輸出的能量相抵消。如果不能抵消呢？那么開(kāi)關(guān)電源就會(huì)進(jìn)入打嗝模式（輕跳模式），即連續(xù)幾個(gè)工作周期內(nèi)有開(kāi)關(guān)波形輸出，然后連續(xù)幾個(gè)周期內(nèi)都沒(méi)有開(kāi)關(guān)波形。保證輸入能量與輸出能量相等。從理論上講，可以認(rèn)為是變成了頻率更低，占空比更低的一個(gè)開(kāi)關(guān)波形。也可以理解為，開(kāi)關(guān)電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的開(kāi)關(guān)管控制的精度有限，在一個(gè)周期內(nèi)可能占空比的分辨率只能到0.5%，想要實(shí)現(xiàn)0.01%的精度，只能用更多的周期來(lái)逼近。比如說(shuō)，5% 4% 4% 4%的四個(gè)連續(xù)開(kāi)關(guān)周期組合成了一個(gè)4.25%的占空比。
這讓我聯(lián)想到，DLP 投影儀和背投彩色電視機(jī)，其實(shí)也是這個(gè)原理，DLP 的核心芯片只能讓一個(gè)點(diǎn)變亮或者變滅，曝光燈光通過(guò)色輪投在DLP上，DLP 的反射光通過(guò)鏡頭射出。如果用高速攝像機(jī) DLP 畫(huà)面，那么應(yīng)該是能看到不同顏色的單色畫(huà)面。 通過(guò)人眼的暫留效應(yīng)，進(jìn)行空間合成。
軟件中也是如此，體積和速度，軟件可以用空間換時(shí)間，可以用時(shí)間換空間。
2.三種開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)buck, boost, buck-boost，冷啟動(dòng)時(shí)，都是由0狀態(tài)開(kāi)始啟動(dòng)到工作狀態(tài)。用于濾波的電容也是從0開(kāi)始充電到規(guī)定的電壓。事實(shí)上，如果不加以限制，能產(chǎn)生很大的 In rush 電流。對(duì)系統(tǒng)造成不可逆的損傷。同理，在負(fù)載變動(dòng)，輸出功率變化的情況下，都會(huì)出現(xiàn) In rush 電流。 為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，還是控制電路的控制方法問(wèn)題。一般開(kāi)關(guān)電源的輸出都是恒壓源，只對(duì)電壓做追蹤控制。電壓時(shí)控制目標(biāo)，開(kāi)關(guān)管流過(guò)去的不是電壓，而是能量。應(yīng)對(duì)能量加以控制和限制，而不是光禿禿的電壓。
3.Invert 是一種非常復(fù)雜的電源，尤其三相電的高頻PWM整流器是非常復(fù)雜的。控制方法多種多樣，五花八門(mén)。但往往我們忽視了一些最基本的電路認(rèn)識(shí)。為什么Invert電源能做到能量的雙向流轉(zhuǎn)？那是因?yàn)锳C->DC時(shí)，外面的AC電源、電感、開(kāi)關(guān)管組成了一個(gè)boost，向高壓直流母線輸入能量；DC->AC時(shí)，直流母線作為電源，通過(guò)電感，開(kāi)關(guān)管組成一個(gè)buck，向AC電源供電。由于市電AC源可相當(dāng)于一個(gè)巨大的負(fù)載，而boost和buck又是一種內(nèi)阻可變的電源(適當(dāng)?shù)目刂品椒?。即使AC線電壓來(lái)回翻轉(zhuǎn)，也不會(huì)影響電路的工作。這些最基本的知識(shí)，讓我明白了，再?gòu)?fù)雜的東西都是由簡(jiǎn)單的東西復(fù)合而成，基礎(chǔ)往往比具體的技術(shù)更重要。
開(kāi)關(guān)電源線性電源區(qū)別
而在開(kāi)關(guān)電源中則不一樣，開(kāi)關(guān)管（在開(kāi)關(guān)電源中，我們一般把調(diào)整管叫做開(kāi)關(guān)管）是工作在開(kāi)、關(guān)兩種狀態(tài)下的：開(kāi)——電阻很小；關(guān)——電阻很大。
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直流源 開(kāi)關(guān)電源
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如何做一個(gè)簡(jiǎn)單的可輸出負(fù)電壓的電源_電源_電工之家
直流電源負(fù)電壓供電應(yīng)用 - 百度文庫(kù)
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PFM與PWM的技術(shù)總結(jié)
出處：硬件十萬(wàn)個(gè)為什么
開(kāi)關(guān)電源的控制技術(shù)主要有三種：(1)脈沖寬度調(diào)制(PWM)；(2)脈沖頻率調(diào)制(PFM)；(3)脈沖寬度頻率調(diào)制(PWM-PFM)．
PWM：（pulse width modulation）脈沖寬度調(diào)制
脈寬調(diào)制PWM是開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源中的術(shù)語(yǔ)。這是按穩(wěn)壓的控制方式分類的，除了PWM型，還有PFM型和PWM、PFM混合型。脈寬寬度調(diào)制式（PWM）開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路是在控制電路輸出頻率不變的情況下，通過(guò)電壓反饋調(diào)整其占空比，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。
PFM：（Pulse frequency modulation) 脈沖頻率調(diào)制
一種脈沖調(diào)制技術(shù)，調(diào)制信號(hào)的頻率隨輸入信號(hào)幅值而變化，其占空比不變。由于調(diào)制信號(hào)通常為頻率變化的方波信號(hào)，因此，PFM也叫做方波FM
區(qū)別：
PWM是頻率的寬和窄的變化 , ???PFM是頻率的有和無(wú)的變化,
?PWM是利用波脈沖寬度控制輸出, ?PFM是利用脈沖的有無(wú)控制輸出.
PWM是目前應(yīng)用在開(kāi)關(guān)電源中最為廣泛的一種控制方式，它的特點(diǎn)是噪音低、滿負(fù)載時(shí)效率高且能工作在連續(xù)導(dǎo)電模式，現(xiàn)在市場(chǎng)上有多款性能好、價(jià)格低的PWM集成芯片，如UCl842／2842／3842、TDAl6846、TL494、SGl525／2525／3525等；
PFM具有靜態(tài)功耗小的優(yōu)點(diǎn)，但它沒(méi)有限流的功能也不能工作于連續(xù)導(dǎo)電方式，具有PFM功能的集成芯片有MAX641、TL497等；PWM-PFM兼有PWM和PFM的優(yōu)點(diǎn)。
???????DC/DC變換器是通過(guò)與內(nèi)部頻率同步開(kāi)關(guān)進(jìn)行升壓或降壓，通過(guò)變化開(kāi)關(guān)次數(shù)進(jìn)行控制，從而得到與設(shè)定電壓相同的輸出電壓。PFM控制時(shí)，當(dāng)輸出電壓達(dá)到在設(shè)定電壓以上時(shí)即會(huì)停止開(kāi)關(guān)，在下降到設(shè)定電壓前，DC/DC變換器不會(huì)進(jìn)行任何操作。但如果輸出電壓下降到設(shè)定電壓以下，DC/DC變換器會(huì)再次開(kāi)始開(kāi)關(guān)，使輸出電壓達(dá)到設(shè)定電壓。PWM控制也是與頻率同步進(jìn)行開(kāi)關(guān)，但是它會(huì)在達(dá)到升壓設(shè)定值時(shí)，盡量減少流入線圈的電流，調(diào)整升壓使其與設(shè)定電壓保持一致。
與PWM相比，PFM的輸出電流小，但是因PFM控制的DC/DC變換器在達(dá)到設(shè)定電壓以上時(shí)就會(huì)停止動(dòng)作，所以消耗的電流就會(huì)變得很小。因此，消耗電流的減少可改進(jìn)低負(fù)荷時(shí)的效率。PWM在低負(fù)荷時(shí)雖然效率較遜色，但是因其紋波電壓小，且開(kāi)關(guān)頻率固定，所以噪聲濾波器設(shè)計(jì)比較容易，消除噪聲也較簡(jiǎn)單。
若需同時(shí)具備PFM與PWM的優(yōu)點(diǎn)的話，可選擇PWM/PFM切換控制式DC/DC變換器。此功能是在重負(fù)荷時(shí)由PWM控制，低負(fù)荷時(shí)自動(dòng)切換到PFM控制，即在一款產(chǎn)品中同時(shí)具備PWM的優(yōu)點(diǎn)與PFM的優(yōu)點(diǎn)。在備有待機(jī)模式的系統(tǒng)中，采用PFM/PWM切換控制的產(chǎn)品能得到較高效率。
就DC-DC變換器而言目前業(yè)界PFM只有Single Phase，且以Ripple Mode的模式來(lái)實(shí)現(xiàn)，故需求輸出端的Ripple較大。沒(méi)有負(fù)向電感電流，故可提高輕載效率。由于是看輸出Ripple，所以Transient很好，在做Dynamic的時(shí)候沒(méi)有under-shoot。PWM有Single Phase &Multi-phase，多以Voltage Mode or Current Mode來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)輸出Ripple沒(méi)有要求，輕載時(shí)存在電感負(fù)向電流，故輕載效率較差，Compensation較Ripple相比較慢。將PWM于PFM結(jié)合使用，當(dāng)偵測(cè)到電感負(fù)電流的時(shí)候，變出現(xiàn)Pulse Skipping，而不再受內(nèi)部Clock控制。此時(shí)，controller will turnoff both h-mos & l-mos，Coss & L會(huì)出現(xiàn)阻尼振蕩。
每位工程師接觸的領(lǐng)域不一樣，可能有的領(lǐng)域是用PFM比較多，有的是用PWM比較多，但從整個(gè)電源行業(yè)來(lái)說(shuō),相信目前還是PWM用的多.上世紀(jì)80年代至今，PWM開(kāi)始了在電源變換領(lǐng)域的“王朝統(tǒng)治"地位,因?yàn)槊糠N方式都有缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn).關(guān)鍵還是看是否適合客戶需要吧在論壇看到一位網(wǎng)友是這樣寫(xiě)的，我覺(jué)得寫(xiě)的比較形象，他說(shuō)如果把PFM與PWM的電源用車來(lái)比較的話,用PFM的=奔馳,用PWM的=大眾。
PFM相比較PWM主要優(yōu)點(diǎn)在于效率
1、對(duì)于外圍電路一樣的PFM和PWM而言,其峰值效率PFM與PWM相當(dāng),但在峰值效率以前,PFM的效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于PWM的效率,這是PFM的主要優(yōu)勢(shì).
2、PWM由于誤差放大器的影響，回路增益及響應(yīng)速度受到限制，PFM具有較快的響應(yīng)速度
PFM相比較PWM主要缺點(diǎn)在于濾波困難
1、濾波困難（諧波頻譜太寬）。
2、峰值效率以前,PFM的頻率低于PWM的頻率,會(huì)造成輸出紋波比PWM偏大。
3、PFM控制相比PWM控制 IC 價(jià)格要貴。
PFM之所以應(yīng)用沒(méi)有PWM多最主要的一個(gè)原因就是另外一個(gè)原因就是PWM的巨大優(yōu)點(diǎn)了：控制方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)容易，PFM控制方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)不太容易。
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電感式DC/DC變換器工作原理
出處：
電感式DC/DC變換器工作原理
電感式DC/DC變換器工作原理 - IAmAProgrammer - 博客園
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反激式開(kāi)關(guān)電源理論與原理解析
出處：反激式開(kāi)關(guān)電源理論與原理解析_暖暖的糾結(jié)的博客-CSDN博客_反激式開(kāi)關(guān)電源
正激”與“反激”的區(qū)別?
https://blog.csdn.net/qq_25814297/article/details/116939882
電源芯片布局走線
BUCK電路原理及PCB布局與布線注意事項(xiàng)
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出處：
電源篇 -- PCB布局布線_硬件家園的博客-CSDN博客
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出處：
開(kāi)關(guān)電源的PCB布線設(shè)計(jì)技巧——降低EMI
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出處：模塊電源（三）：PCB Layout_Infinity_lsc的博客-CSDN博客_pcb電感下方不能走線
DC-DC電路元器件放置：
1.輸入濾波電容及旁路電容（Cbypass）：
????????放置于IC相同的層上，并盡可能縮短與IC之間布線，并且CIN和CO的接地彼此必須分開(kāi)1cm~2cm；
2.續(xù)流二極管：
????????需采用短而寬的接線方式直接接在IC的GND端和SW；
3.功率電感（電感一般分為 工字型非屏蔽電感、半屏蔽電感、一體成型電感三種）：
????????距離IC適中距離，以最小化開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的輻射噪聲；
電感下方不建議走線和鋪銅，原因如下：
如果鋪銅，電感下方?jīng)]有凈空，則電感的磁場(chǎng)會(huì)在該下方的金屬上，產(chǎn)生Eddy Current 即渦流，而 Eddy current 會(huì)產(chǎn)生相反的磁場(chǎng)方向，跟電感原有的磁場(chǎng)方向相反，導(dǎo)致電感的感量變小。
????（爭(zhēng)論：接地平面要保持一致，不應(yīng)中斷，因?yàn)?/p>
????<a>用于屏蔽的接地平面在不中斷時(shí)效果最佳；
????<b>PCB的銅越多，散熱越好；
????<c>即使產(chǎn)生渦流，這些電流也只能局部流動(dòng)，只會(huì)造成很小的損耗，并且?guī)缀醪粫?huì)影響接地平面的功能；）
???????PCB上的各種平面--例如，GND平面或VDD平面（電源電壓）--可以連續(xù)構(gòu)造，也可以不連續(xù)。
????????從EMI的角度，建議鋪銅；
????????從電感感量的角度，對(duì)于屏蔽型電感，電感感量基本沒(méi)有影響，因此也建議鋪銅；
????????對(duì)于工字型電感，鋪銅對(duì)電感感量有影響，工程師可以視情況而定。
????????總之，線圈下方或靠近線圈處不可布敏感的控制走線是明智的。 ???????
焊盤(pán)不宜過(guò)近：
????????當(dāng)兩焊盤(pán)過(guò)近、間距過(guò)小時(shí)，其寄生電容變大，對(duì)于切換噪聲而言，等同于提供一個(gè)低阻抗路徑，切換噪聲會(huì)繞過(guò)功率電感，透過(guò)寄生電容，竄入電路容易受干擾的部分
4.輸出濾波電容：
????????盡可能的靠近電感；
5.FB端：
1） IC的反饋端輸入反饋信號(hào)，通常設(shè)計(jì)為高阻抗，該此端和電阻交叉網(wǎng)絡(luò)的輸出須用短線連接；
2）檢測(cè)輸出電壓的部分須在輸出電容器之后或在輸出電容器的兩端連接；
3）將電阻分壓器電路靠近并且并聯(lián)，使其更好的抗噪聲性；
4）將導(dǎo)線遠(yuǎn)離電感和二極管的開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)，不要直接在電感和Q二極管下方接線，也不要與電源線并聯(lián)，多層板也必須以相同的方式接線；
5）通過(guò)通孔將反饋路徑傳輸?shù)絇CB的底層，并將布局遠(yuǎn)離交換節(jié)點(diǎn)。
TPS54331 Layout Example
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大廠DC-DC PCB layout建議
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Buck電源芯片使用時(shí)，需要謹(jǐn)記的事項(xiàng)
？
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基礎(chǔ)知識(shí)回顧
灌電流和拉電流
一個(gè)重要的前提：灌電流和拉電流是針對(duì)端口而言的，而且都是針對(duì)IC的輸出端口。
? ?【名詞解釋】
? ? 灌：注入、填充，由外向內(nèi)、由虛而實(shí)。渴了，來(lái)一大杯鮮榨橙汁，一飲而盡，飽了，這叫“灌”。
? ? 灌電流（sink current），對(duì)一個(gè)端口而言，如果電流方向是向其內(nèi)部流動(dòng)的則是“灌電流”，比如一個(gè)IO通過(guò)一個(gè)電阻和一個(gè)LED連接至VCC，當(dāng)該IO輸出為邏輯0時(shí)能不能點(diǎn)亮LED，去查該器件手冊(cè)中sink current參數(shù)。
? ?? ?拉：流出、排空，由內(nèi)向外，由實(shí)而虛。一大杯鮮橙汁喝了，過(guò)會(huì)兒，憋的慌，趕緊找衛(wèi)生間，一陣“大雨”，舒坦了，這叫“拉”。
? ?拉電流（sourcing current），對(duì)一個(gè)端口而言，如果電流方向是向其外部流動(dòng)的則是“拉電流”，比如一個(gè)IO通過(guò)一個(gè)電阻和一個(gè)LED連至GND，當(dāng)該IO輸出為邏輯1時(shí)能不能點(diǎn)亮LED，去查該器件手冊(cè)中sourcing current參數(shù)。
??【拉電流與灌電流】
? ?1、概念
??拉電流和灌電流是衡量電路輸出驅(qū)動(dòng)能力（注意：拉、灌都是對(duì)輸出端而言的，所以是驅(qū)動(dòng)能力）的參數(shù)，這種說(shuō)法一般用在數(shù)字電路中。? ?
? ?這里首先要說(shuō)明，芯片手冊(cè)中的拉、灌電流是一個(gè)參數(shù)值，是芯片在實(shí)際電路中允許輸出端拉、灌電流的上限值（允許最大值）。而下面要講的這個(gè)概念是電路中的實(shí)際值。? ?? ?
? ?由于數(shù)字電路的輸出只有高、低（0，1）兩種電平值，高電平輸出時(shí)，一般是輸出端對(duì)負(fù)載提供電流，其提供電流的數(shù)值叫“拉電流”；低電平輸出時(shí)，一般是輸出端要吸收負(fù)載的電流，其吸收電流的數(shù)值叫“灌（入）電流”。
??對(duì)于輸入電流的器件而言：灌入電流和吸收電流都是輸入的，灌入電流是被動(dòng)的，吸收電流是主動(dòng)的。如果外部電流通過(guò)芯片引腳向芯片內(nèi)‘流入’稱為灌電流（被灌入）；
反之如果內(nèi)部電流通過(guò)芯片引腳從芯片內(nèi)‘流出’稱為拉電流（被拉出）
? ?2、為什么能夠衡量輸出驅(qū)動(dòng)能力? ???
? ? 當(dāng)邏輯門(mén)輸出端是低電平時(shí)，灌入邏輯門(mén)的電流稱為灌電流，灌電流越大，輸出端的低電平就越高。由三極管輸出特性曲線也可以看出，灌電流越大，飽和壓降越大，低電平越大。
然而，邏輯門(mén)的低電平是有一定限制的，它有一個(gè)最大值UOLMAX。在邏輯門(mén)工作時(shí)，不允許超過(guò)這個(gè)數(shù)值，TTL邏輯門(mén)的規(guī)范規(guī)定UOLMAX ≤0.4～0.5V。所以，灌電流有一個(gè)上限。
? ???當(dāng)邏輯門(mén)輸出端是高電平時(shí)，邏輯門(mén)輸出端的電流是從邏輯門(mén)中流出，這個(gè)電流稱為拉電流。拉電流越大，輸出端的高電平就越低。這是因?yàn)檩敵黾?jí)三極管是有內(nèi)阻的，內(nèi)阻上的電壓降會(huì)使輸出電壓下降。拉電流越大，輸出端的高電平越低。
? ?然而，邏輯門(mén)的高電平是有一定限制的，它有一個(gè)最小值UOHMIN。在邏輯門(mén)工作時(shí)，不允許超過(guò)這個(gè)數(shù)值，TTL邏輯門(mén)的規(guī)范規(guī)定UOHMIN ≥2.4V。所以，拉電流也有一個(gè)上限。
??可見(jiàn)，輸出端的拉電流和灌電流都有一個(gè)上限，否則高電平輸出時(shí)，拉電流會(huì)使輸出電平低于UOHMIN；低電平輸出時(shí)，灌電流會(huì)使輸出電平高于UOLMAX。所以，拉電流與灌電流反映了輸出驅(qū)動(dòng)能力。（芯片的拉、灌電流參數(shù)值越大，意味著該芯片可以接更多的負(fù)載，因?yàn)?#xff0c;例如灌電流是負(fù)載給的，負(fù)載越多，被灌入的電流越大）
??由于高電平輸入電流很小，在微安級(jí)，一般可以不必考慮，低電平電流較大，在毫安級(jí)。所以，往往低電平的灌電流不超標(biāo)就不會(huì)有問(wèn)題。用扇出系數(shù)來(lái)說(shuō)明邏輯門(mén)來(lái)驅(qū)動(dòng)同類門(mén)的能力，扇出系數(shù)No是低電平最大輸出電流和低電平最大輸入電流的比值。
? ?【吸電流、拉電流輸出和灌電流概念區(qū)別】
? ???在集成電路中，吸電流、拉電流輸出和灌電流輸出是一個(gè)很重要的概念。
? ? 拉即泄，主動(dòng)輸出電流，是從輸出口輸出電流。
? ? 灌即充，被動(dòng)輸入電流，是從輸出端口流入。? ?? ?? ???
? ? 吸則是主動(dòng)吸入電流，是從輸入端口流入。? ?? ?
? ? 吸電流和灌電流就是從芯片外電路通過(guò)引腳流入芯片內(nèi)的電流,區(qū)別在于吸收電流是主動(dòng)的，從芯片輸入端流入的叫吸收電流。灌入電流是被動(dòng)的,從輸出端流入的叫灌入電流。
拉電流是數(shù)字電路輸出高電平給負(fù)載提供的輸出電流，灌電流時(shí)輸出低電平是外部給數(shù)字電路的輸入電流，它們實(shí)際就是輸入、輸出電流能力。
??吸收電流是對(duì)輸入端（輸入端吸入）而言的；而拉電流（輸出端流出）和灌電流（輸出端被灌入）是相對(duì)輸出端而言的。
寬電壓范圍
寬電電源壓就是電器對(duì)電壓的高適應(yīng)性。
在一定范圍內(nèi)不同等級(jí)的電壓都能應(yīng)用。
如：寬電壓帶對(duì)165伏-240伏之間的電壓波動(dòng)有很強(qiáng)的適應(yīng)性，不論是城市用電高峰，還是邊遠(yuǎn)地區(qū)供電不足均能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
普通的只在220伏左右能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，電壓過(guò)高要燒掉，過(guò)低又不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，因此適合寬電壓的電器要比普通的節(jié)能，耐用。
?分割電源
翻轉(zhuǎn)電壓
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硬過(guò)流
過(guò)流檢測(cè)與保護(hù)電路_有點(diǎn)小曹的博客-CSDN博客_過(guò)流檢測(cè)電路
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總結(jié)
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