电源电路设计(一)(文末有易灵思核心板及下载线)

现在随着电子技术的高速发展,电子系统的应用领域也变得越来越广泛,电子设备的种类也在逐渐的不断更新、不断增多,电子设备与人们日常的工作、生活的关系也是日益密切。任何的电子设备都离不开安全有效的电源,电源是一切电力电子设备的动力源,因此它被形象地称之为“电路的心脏”。现在的生活中,各种高科技产品对电源的技术性能指标的要求更是越来越高。电源电路设计的好坏,直接牵连产品性能的好坏。

一、电源电路的分类

 我们电子产品的电源电路主要有线性电源(例:LM317)和高频开关电源(例:LM2596)。从理论上讲,线性电源是用户需要多少电流,输入端就要提供多少电流;开关电源是用户需要多少功率,输入端就提供多少功率。

二、线性电源电路设计

线性电源最好他输出的是线性直流电,可以用在要求比较高的场合,但是它的压降不能太大,不然容易造成发热严重进而损坏芯片。

这里我们以LM317为例,LM317是应用最为广泛的线性电源集成电路之一,它不仅具有固定式三端稳压电路的最简单形式,又具备输出电压可调的特点。此外,还具有调压范围宽、稳压性能好、噪声低、纹波抑制比高等优点。

   LM317输出电流为1.5A,输出电压可在1.25-37V之间连续调节,如图1  LM317构成的1.25~37V可调电源电路所示,其输出电压由两只外接电阻R1、 RP决定,输出端和调整端之间的电压差为1.25V,这个电压将产生几毫安的电流,经R1、RP到地,在RP1上分得的电压加到调整端,通过改变 RP就能改变输出电压。注意,为了得到稳定的输出电压,流经R1的电流小于3.5mA。LM317在不加散热器时最大功耗为2W,加上200×200 ×4mm3散热板时其最大功耗可达15W。VD6(IN4002)为保护二极管,防止稳压器输出端短路而损坏IC,VD5(IN4002)用于防止输入短路而损坏集成电路。

图1  LM317构成的1.25~37V可调电源电路

注:安装时注意电容C2应靠近IC的输入端,C3应靠近IC的输出端,这样能更好地抑制纹波。其输出电压在1.25-37V之间连续可调,输出最大电流可达1.5A。为了保证LM317可靠工作。Rl的阻值一般取120Ω(或240Ω)。输出电压Vo表达式为:Vo=1.25×(1 R2/Rp)V。

三、开关电源电路

开关电源是由很高的开关速度的变压器和开关管,特点是重量小,容量大,输出质量高,相控电原用在要求不高,电流特大的场合,但是开关电源由于逆变电路中会产生高频电压,对周围设备有一定的干扰。需要良好的屏蔽及接地。

       这里我们以LM2596为例,LM2596是应用最为广泛的开关电源集成电路之一,LM2596 系列稳压器是为降压开关稳压器提供所有有效功能的单片集成电路,能够驱动 3A 的负载,并且拥有出色的线路和负载调节性能。这些器件可提供 3.3V、5V、12V 固定输出电压和可调节输出电压版本。这类稳压器不仅需要很少的外部组件,而且简单易用,还具有内部频率补偿和固定频率振荡器。数家不同的生产商均提供可与 LM2596 搭配使用的标准电感器。此特性极大地简化了开关模式电源的设计。其他特性包括在额定输入电压和输出负载条件下,该器件具有 ±4% 的输出电压容差和 ±15% 的振荡器频率容差。还具有外部关断功能,待机电流典型值为 80µA。自保护特性包括两级频率降低输出开关的电流限制,以及在故障状况下提供全面保护的过热关断功能。典型电路如图2所示。

图2  LM2596典型电路

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