電子基礎：電源設計的基礎知識

了解電源設計的基本原理對于避免故障和確保高速單片機、存儲芯片和邏輯IC滿足設計預期非常重要。在本文中，英銳恩單片機開發工程師將介紹電源設計的基本原理，提供確保電子電路性能可靠所需的知識。

一、為什么正確掌握電源設計的基礎很重要？

電源不如功能強大的32位微控制器和其他花哨的IC令人興奮。然而，如果它不遵守基本原則，你就會遇到各種粗魯的驚喜。例如，無法提供穩定電壓的電源會使微控制器進入掉電復位狀態。這會導致微控制器運行中斷，因為只要電壓低于掉電閾值，它就會不斷復位。

開關電源通常用于電子產品中。它具有一個PWM控制器，可以打開和關閉電壓以提供所需的電壓電平。如果沒有正確濾除高速開關產生的噪聲，它會影響負載電路。

如果你沒有正確掌握電源設計的基本原理，你最終可能還會遇到影響電源本身性能的問題。未能解決電源的熱管理可能會導致過熱。如果忽略瞬態保護，則會導致浪涌損壞。為了防止這些問題，讓我們首先回顧一下電源的基本組成部分。

二、電源的關鍵部件有哪些？

在設計電源時，經常會遇到以下組件。

（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。在設計隔離電源時，選擇具有正確匝數比和額定電流的變壓器非常重要。

（2）橋式整流器

如果需要一個橋式整流器將交流電壓轉換為直流電壓。橋式整流器由4個二極管組成，排列如下圖所示。電容器與橋式整流器輸出并聯，以平滑直流紋波。

（3）PWM控制器

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

PWM驅動的電源效率更高，產生的熱量更少。MOSFET的輸出是一系列高頻直流脈沖，由LC濾波器平滑。LC濾波器還充當低通濾波器，防止高頻噪聲潛入負載電路。

三、緩解電源設計中的熱管理

無論是在設計線性電源還是開關電源，熱管理都很重要。雖然后者確實產生較少的熱量，但確保熱量有效消散仍然很重要。散熱孔和散熱片通常用于驅散功率MOSFET的熱量。

確保開關電源產生最小的開關噪聲也是一個挑戰。除了選擇正確的LC濾波器截止值外，減少連接跡線上的寄生電感也很重要。這可以通過使走線盡可能短來實現。

電源必須設計為在額定電流下可靠運行，需要注意的一個重要方面是走線寬度。走線寬度必須足夠大，以便在不退化的情況下處理最大電流。

以上就是英銳恩單片機開發工程師分享的“電子基礎：電源設計的基礎知識”。英銳恩專注單片機應用方案設計與開發，提供8位單片機、16位單片機、32位單片機。