對(duì)于每個(gè)電路設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，電源基本上是百分之百會(huì)遇到的問(wèn)題，在以嵌入式設(shè)計(jì)為主的設(shè)計(jì)中，更是如此。對(duì)于很多的弱電設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，功率電子方面的知識(shí)就很欠缺了，當(dāng)然在設(shè)計(jì)硬件時(shí)，就會(huì)遇到這樣那樣的問(wèn)題。電源的問(wèn)題也是博大精深，本文就電源設(shè)計(jì)方面介紹關(guān)于電源設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)。

一、為什么要掌握電源設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)

電源或許沒(méi)有IC控制器那么強(qiáng)大的功能，但是它有自己的基本原則，如果在設(shè)計(jì)電源的時(shí)候沒(méi)有遵守這些原則，就會(huì)遇到很多麻煩，導(dǎo)致正常的工作無(wú)法進(jìn)行。舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，開關(guān)電源是電子產(chǎn)品中通常都需要使用的，它具有一個(gè)PWM控制器，可以打開以及關(guān)閉電壓提供所需的電壓和電平，如果沒(méi)有正確濾除高速開關(guān)產(chǎn)生的噪聲，將會(huì)影響負(fù)載電路。

如果沒(méi)有正確掌握電源設(shè)計(jì)的基本原理，在設(shè)計(jì)的時(shí)候可能會(huì)遇到影響電源本身性能的問(wèn)題。未能解決電源問(wèn)題可能導(dǎo)致電源過(guò)熱。如果忽略瞬態(tài)保護(hù)，就會(huì)造成浪涌損壞。為了不讓這些事情發(fā)生，就需要對(duì)一些電源設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)有一定的了解。

二、電源關(guān)鍵部件介紹

設(shè)計(jì)電源的關(guān)鍵部件有以下幾個(gè)：

(1)變壓器

變壓器用于隔離電源。它將主交流電壓降低到較低的值，然后將其饋入整流器電路。在設(shè)計(jì)隔離電源時(shí)，選擇具有正確匝數(shù)比和額定電流的變壓器非常重要。

(2)橋式整流器

如果需要一個(gè)橋式整流器將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓。橋式整流器由4個(gè)二極管組成，排列如下圖所示。電容器與橋式整流器輸出并聯(lián)，以平滑直流紋波。

(3)PWM控制器

如果你正在使用開關(guān)模式電源，則需要在設(shè)計(jì)中包含一個(gè)PWM控制器。PWM控制器連接到功率MOSFET，該MOSFET充當(dāng)以特定占空比工作的開關(guān)。PWM控制器可用于降壓、升壓或降壓-升壓電源配置。

PWM驅(qū)動(dòng)的電源效率更高，產(chǎn)生的熱量更少。MOSFET的輸出是一系列高頻直流脈沖，由LC濾波器平滑。LC濾波器還充當(dāng)?shù)屯V波器，防止高頻噪聲潛入負(fù)載電路。

三、如何降低電源設(shè)計(jì)中產(chǎn)生的熱量

無(wú)論是在設(shè)計(jì)線性電源還是開關(guān)電源，熱管理都非常重要，雖然開關(guān)電源產(chǎn)生的熱量較少，但是也要確保熱量能夠有效地散出，通?？梢允褂蒙崞?，增加散熱孔等方法驅(qū)散功率MOSFET的熱量。需要注意的是，在設(shè)計(jì)電源的時(shí)候，必須設(shè)計(jì)在額定電流下可靠運(yùn)行，因此，走線寬度要足夠大，便于在不退化的情況下處理最大電流。