電子產(chǎn)品要工作就離不開電源，電源的設(shè)計(jì)在嵌入式行業(yè)、通信行業(yè)、工控行業(yè)都非常重要，可靠穩(wěn)定的供電方案可以使產(chǎn)品工作更穩(wěn)定、性能更好、工作壽命更長(zhǎng)。

不同的硬件方案，對(duì)電源的要求不同，如單片機(jī)需要DC3.3V，而電機(jī)可能需要DC12V；不同的產(chǎn)品對(duì)電源的輸入要求不同，如小愛音箱是市電220V輸入，而工控板要求DC24V輸入等。需要根據(jù)不同的需求設(shè)計(jì)不同的電源處理電路，根據(jù)不同的供電對(duì)象設(shè)計(jì)不同等級(jí)的電源電路。今天和大家分享一下幾種典型的電源設(shè)計(jì)方案。

1-電源板

1.直流低電壓降壓電路設(shè)計(jì)(LDO)

這里所指的低電壓是指DC18V以下的電壓，這一部分的電路設(shè)計(jì)是硬件工程師在工作當(dāng)中碰到最多的情況，但也是芯片級(jí)的解決方案最多的情況。嵌入式控制板的核心器件是單片機(jī)、ARM、FPGA等芯片，常用的電壓有DC5V、DC3.3V、DC2.5V、DC1.8V、DC1.2V等。這種情況下對(duì)輸出電流要求不是很高所以LDO芯片用的比較多，熟悉51單片機(jī)的朋友都知道，51單片機(jī)用DC5V來(lái)供電，輸出DC5V的LDO芯片如7805、ASM117、LM2940、TPS709等。

2-LM2940典型電路圖

上圖是LM2940的典型電路圖，這種LDO芯片所需要的外設(shè)器件比較少，只需要在輸入和輸出加幾個(gè)濾波電容即可穩(wěn)定工作，省元器件、省空間、使用方便，唯一的不足之處就是轉(zhuǎn)化效率太低，發(fā)熱嚴(yán)重。上圖的LM2940電路，只加了四個(gè)電容即可穩(wěn)定的輸出DC5V。

2.直流中高壓降壓電路設(shè)計(jì)(DC/DC)

這里所指的中高壓一般是指DC24V以上的情況，DC24V已經(jīng)超過了大多數(shù)LDO降壓芯片的輸入電壓范圍，不再適用。幸運(yùn)的是有很多DC/DC類芯片可以用。這類電源芯片和LDO相比，其優(yōu)點(diǎn)就是輸入范圍寬、轉(zhuǎn)換效率高，其缺點(diǎn)是所需外設(shè)元器件較多。常用的DC/DC類芯片有LM2596、LM2576、MP1584等。

3-LM2596典型電路原理圖

上圖是LM2596的典型電路原理圖，從圖上可以看出比LDO類芯片多了電感、二極管還有電阻等器件。上圖是可調(diào)版本的原理圖，計(jì)算方法為:Vout=1.23×(1+R89/R88)，通過選擇不同的電阻即可輸出所需要的電壓。LM2596還帶有芯片使能端，即芯片的第5引腳Vout=1.23×(1+R89/R88)，，當(dāng)?shù)?引腳接GND時(shí)芯片工作，接高電平時(shí)芯片停止工作。

3.直流高壓降壓電路的設(shè)計(jì)

這里所指的高壓是指超過DC48V的情況，這種供電常用在以電池包供電的場(chǎng)合，如電動(dòng)車行業(yè)、電動(dòng)園林工具行業(yè)等。直流高壓也超過了DC/DC芯片的輸入范圍，所以DC/DC芯片也無(wú)法使用了，更寬輸入的電源芯片，如XL7025、XL7026、XL7045、XL7046等可滿足這類應(yīng)用。

4-XL7045典型應(yīng)用電路原理圖

上圖是XL7045的典型原理圖，其輸入范圍為DC(10-80)V，輸出可調(diào)，輸出最大電流為300mA，輸出電壓的計(jì)算公式為：Vout=1.25×(1+R2/R1)，通過調(diào)節(jié)電阻R2/R1的比值即可輸出不同的電壓，滿足用戶的不同需求。

其常用的外設(shè)元器件有電感、二極管和電阻等。其實(shí)就是DC/DC芯片，其工作原理為：內(nèi)部的MOS開關(guān)以一定的頻率頻繁開斷。在MOS閉合時(shí)，電流流經(jīng)電感和負(fù)載，電感儲(chǔ)能，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)MOS斷開時(shí)，電感所儲(chǔ)存的電量給負(fù)載供電，同時(shí)由于電感的反向電動(dòng)勢(shì)使得二極管導(dǎo)通，由此電感、負(fù)載、二極管構(gòu)成回路。電路就是在MOS管的頻繁開斷中工作的。

4.直流升壓電路的設(shè)計(jì)

所謂升壓電路就是指輸出電壓要高于輸入電壓，這類電路用在便攜設(shè)備上比較多，比較常用的升壓芯片有MT3608、XL6008、LM2577、XL6012等。

5-XL6008典型電源原理圖

上圖是XL6008的典型原理圖，輸入范圍為DC(3.6-32)V，輸出可調(diào)最大可達(dá)60V，最大可輸出3A的電流。輸出電壓的計(jì)算公式為：Vout=1.25×(1+R2/R1)，通過設(shè)置R2/R1的阻值即可實(shí)現(xiàn)輸出電壓的調(diào)節(jié)，使用簡(jiǎn)單方便。

4.AC轉(zhuǎn)DC類電源電路

AC/DC類芯片在開關(guān)電源、小家電類產(chǎn)品應(yīng)用比較多，這類芯片如UCC28880/1、LNK304，F(xiàn)SL336，NCP1207等，可以將交流轉(zhuǎn)化為直流，但是其輸出的電流不是很大。

6-LNK304典型應(yīng)用原理圖

這類芯片常見的封裝為DIP-7或者SOP-7，輸入側(cè)也輸出測(cè)不隔離，搭建電路時(shí)所需要的外設(shè)元器件比較多，如電感、二極管、電容、電阻等。其輸出電流比較小，其后用DC/DC或者LDO芯片做降壓設(shè)計(jì)可基本滿足控制板的供電要求。

5.阻容降壓類電路設(shè)計(jì)

阻容降壓電路經(jīng)常用在小家電中，如吹風(fēng)機(jī)、魚缸加熱棒、電絡(luò)鐵等。其優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，缺點(diǎn)是輸出功率低、輸入和輸出間不隔離。

7-阻容降壓典型原理圖

上圖是典型的阻容降壓的電路原理圖，電容C5起到降壓作用，電流的虛部流過C5不會(huì)產(chǎn)生功耗，以0.33uF的電容為例，可以計(jì)算出電容的容抗值：

Xc=1/(2πfC)= 1/(2×3.14×50×0.33×10-6)= 9.65K，進(jìn)而計(jì)算出流過電容的電流I= U / Xc = 220 / 9.65 = 22mA。所以阻容降壓只適合于小功率和小電流的負(fù)載。

以上就是在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)常碰到的電源設(shè)計(jì)的幾種情況，和大家分享，希望能給大家在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)帶來(lái)一點(diǎn)思路。