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技術(shù)專題
如何選擇所需的電源組件
如何選擇所需的電源組件
多年來，我已經(jīng)拆開了相當一部分電源，而對于小型臺式電源設(shè)備中可以包裝的組件數(shù)量，我始終印象深刻。這些事情只是逐步降壓，然后將交流電整流為直流電，對嗎？不幸的是，就像大多數(shù)電子系統(tǒng)一樣，它并不是那么簡單，尤其是當您考慮實際電源組件的工作方式時。
無論您是需要設(shè)計具有多個調(diào)節(jié)級的低功率單元還是高功率系統(tǒng)，都需要一系列電源組件來進行轉(zhuǎn)換，濾波，調(diào)節(jié)和控制。我們匯總了電源系統(tǒng)中所需的一些組件的簡短列表，以及選擇組件時要注意的重要規(guī)格。
重要電源組件
電源中的所有組件都很重要，但是在電源調(diào)節(jié)系統(tǒng)中按任務(wù)對組件進行分組更重要。如果您在低功率下工作，而只需要一個穩(wěn)壓器IC
否則，您的工作是選擇正確的組件，這些組件將位于系統(tǒng)的每個階段，以使其能夠正常運行而不會發(fā)生熱故障或電氣故障。在電源系統(tǒng)的多個階段普遍需要一些組件（例如，無源和功率MOSFET），因此我們將嘗試幫助新的電源系統(tǒng)設(shè)計者了解這些要點。讓我們按順序查看大型電源和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸入到輸出以及每個階段所需的一些組件。
輸入：整流和濾波
在輸入端，您將需要進行一些濾波，以消除共模噪聲從傳播到輸出的過程。如果您打算在交流電源（例如，來自發(fā)電機）上或不在交流電源（電網(wǎng)）上運行直流系統(tǒng)，則在為直流系統(tǒng)供電時需要進行糾正。橋式整流器IC可用于中等范圍的功率（高電壓/低電流）。高電流系統(tǒng)無法通過IC運行，因此將需要一系列定制組件。
對于整流二極管和IC，請注意正向電壓/電流和反向擊穿電壓。您要確保輸入功率足夠正向偏置電橋中的二極管，但不會引起反向偏置擊穿。對于濾波器，應(yīng)查看共模降噪比（CMRR）和引線的直流電阻。您要確保IR壓降盡可能低，同時保持CMRR足夠高。
高壓整流橋IC
用于EMI濾波的鐵氧體電感器
調(diào)節(jié)：功率因數(shù)校正和調(diào)節(jié)階段
對于低功率系統(tǒng)，即使它們切斷了電網(wǎng)的電源，您仍要使用功率因數(shù)校正（PFC）IC。這是IEC標準所必需的，將有助于保持下游調(diào)節(jié)器級的效率高。大功率系統(tǒng)具有相同的要求，因此它們也需要一個PFC級，可能需要整流以進行AC-DC轉(zhuǎn)換
AC-DC電源系統(tǒng)的第一調(diào)節(jié)級出現(xiàn)在PFC電路之后，并將第一高功率轉(zhuǎn)換級提供給所需的輸出。在AC-DC系統(tǒng)中，第一個調(diào)節(jié)器級可有效地轉(zhuǎn)換來自整流器的殘留紋波，并在穩(wěn)定的DC輸出上將其交換為高頻噪聲。然后，下游調(diào)節(jié)級將根據(jù)需要提高或降低功率，以向不同的子系統(tǒng)提供必要的電壓或電流。
輸入/輸出電壓和電流值在這里很重要，但效率也很重要。
功率因數(shù)校正IC
穩(wěn)壓器集成電路'
功率MOSFET
反饋與控制
這是電源設(shè)計變得非常有趣的地方。該系統(tǒng)的反饋臂是一個區(qū)域，需要在調(diào)節(jié)器或傳感單元中將功率返回到較早的階段，以控制轉(zhuǎn)換。這就是要確保只要電源電壓高于某個最小值，系統(tǒng)始終會輸出穩(wěn)定的功率。構(gòu)建反饋和控制環(huán)路需要隔離以及自定義驅(qū)動器，以調(diào)節(jié)來自任何調(diào)節(jié)器級的輸出。
選擇這些組件時，需要查看各種不同的規(guī)格。對于需要檢測輸出并用于提供精確控制的反饋環(huán)路中的組件，輸入電壓/電流規(guī)格可能是最重要的。對于PWM驅(qū)動器/控制電路，您需要使PWM頻率與調(diào)節(jié)器部分的理想值匹配。ESD保護等級在這里也很重要，因為您需要確保在控制回路中發(fā)生危險放電時系統(tǒng)不會發(fā)生故障。
高壓光電耦合器，用于隔離
電流檢測放大器和控制器
MCU或小型FPGA用于編程控制算法
針對特定電源拓撲的定制控制單元
其他電源組件
電源中可能需要的其他組件包括一系列無源器件，這些無源器件以某種方式出現(xiàn)在上述所有部分中。如果要為高功率調(diào)節(jié)器布置定制的功率轉(zhuǎn)換器/調(diào)節(jié)器，則可能最終會使用數(shù)十個電容器。在最近的無人駕駛汽車項目中，僅在功率調(diào)節(jié)部分就使用了100多個電容器，以確保穩(wěn)定的輸出功率。
TVS二極管或其他過壓保護組件
用于PFC電路和調(diào)節(jié)器級的電感器
在整個系統(tǒng)中使用的電容器
二極管和其他半導體