世纪电源网社区logo
社区
Datasheet
标题
返回顶部
讨论

自己整理一下初学电源设计的一点点思路,欢迎高手指教!

[复制链接]
查看: 1361 |回复: 7
1
菜鸟来了
  • 积分:288
  • |
  • 主题:9
  • |
  • 帖子:68
积分:288
LV3
助理工程师
  • 2010-2-22 19:33:08
整理一下自己的设计思路,算是学习笔记吧,如有不对的地方希望各位大牛和版主们指点一二,给我补充补充好让我提高自己的职业技能!
在产品设计之前,我们先要搞清产品的使用对象、类型及应用范围,这将决定产品的主要决定因素,如体积、成本、使用环境、寿命、操作规范等。
产品类型,一般我们分为消费电子、工业电子、汽车电子、医疗电子、军工电子等。当然我这里边的划分并不是绝对的,因为有一部分是交叉重叠的。
决定产品的类型后,我们就开始划分产品的应用范围,是便携式、固定安装,或是其它?当这些基本确定下来后,产品的供电环境也就基本定型,也即可以开始讨论我们今天的话题----产品电源设计的基本流程。值得注意的是,这里我们只打算讨论一下直流供电的电源,交流供电相对复杂很多,牵涉到整流变换等。
对电源模块理解
把电源部分单独看成一个模块,成了一个黑匣子,我们关注就变得简单了,输入、输出、工作环境、体积占用、对外界干扰等。这其实与软件模块化是一个道理,这里我们先从软件的角度来看看模块的相关情况,再延伸到电源模块,其主要的要求如下
1) 输入接口及参数范围;
2) 输出接口及相关要求;
3) 模块的工作环境;
4) 模块的工作效率;
5) 模块的自我保护及防错输入;
6) 模块的异常报警;
7) 模块对外界的干扰及资源占用;
看起来好像描述差不多,再看看如何映射,一条一条地来吧:
1) 输入接口及参数范围:这个在软件里边就不用多讲,了解下函数定义即可; 电源设计中,就对应于输入电压范围、控制方式;
2) 输出接口及相关要求:软件中就是函数的返回值,直接返回或通过指针返回;电源设计中,就对应于输出电压、输出电流,一般会要求空载电压、带载电压、同时会对电压纹波限制;
3) 模块的工作环境:软件中指是工作在PC上或是嵌入式平台上、使用语言的种类、ROM和RAM的限制等;电源设计中,就有模块体积、工作温度、工作湿度等的要求;
4) 模块的工作效率:在软件中,模块的执行时间也是一个很重要的指标要求,算法运行要求快,动画刷新显示快等;电源设计中,电源的转换效率同样是一重量级的指标,特别是在便携式电子中,电池供电的续航能力与电源效率关联密切;
5) 模块的自我保护及防错输入:软件中,对于参数要进行检测,防止得到离奇的结果;电源设计中,需要对输入电压参数检测,进行高压保护、欠压保护、过流保护,电源还需要有自身过热保护能力;
6) 模块的异常报警:软件中,出错需要给出错误的类型;电源设计中,一般有电源工作的指示灯,电源自保护或异常时要关闭指示灯;
7) 模块对外界的干扰及资源占用:软件中,模块占用的堆栈要有明确的要求,防止由于堆栈溢出后系统崩溃,同时要防止模块改写其他模块数据;电源设计中,要注意其辐射和传导干扰对产品EMC/EMI的影响,模块本身消耗的电流也是一个关键的指标,特别是低功耗产品中
电源需求指标
我们的目标是电源设计,而不是电源外包,所以在理解了电源系统后,我们还需要更进一步将相关需要转换为电子中常用的参数,从而在芯片的Datasheet中可以找到对应的参数,便于选型设计。上述的需求进行归纳后可以细列如下:
1、 输入电压范围,即Input Voltage Range,一般在首页的特点描述Features中可以找到;
2、 输出电压范围,即Output Voltage Range,由于输出电压分为稳压与非稳压、可调与非可调之分,选型时应根据需求确定好;同时对于输出电压可调的芯片,注意其受温漂影响如何,使用时注意补偿;
3、最大输出电流,即Max Output Load Current,要注意的是,芯片的最大工作电流并不一定对应最大工作电压;
4、 转换效率;
5、静态电流;
6、输出电压稳定性:电压调整率Su、电流调整率SI、电压温度系数ST、纹波抑制比
7、是否需要隔离;
8、额定输出功率;
9、工作温度、湿度、体积等要求;
10、控制方式、软启动、异常检测等;
11、工作频率、EMI/EMC性能;
12、空载电压、负载电压;
13、噪声控制:输入噪声、输出噪声、共模噪声等;
14、自保护能力:短路、过压、过流、过热;
电源转换方式
基本需求整理出来,我们再来看电源的实现方式,一般可分为两种:线性电源与DC-DC。
注:线性电源与开关模式的DC-DC转换从电子工程学的角度看,均属于DC到DC的转换,但一般我们把开关方式的称之为DC-DC,线性调节的称之为线性电源。
在电源设计之前,我们先来看看这两种电源的各自特点及种类细分吧。
线性电源的特点:
降压型,即输出电压比输入电压低;
反应速度快,输出纹波较小;
噪声低;
转换效率低;
发热量大(尤其是大功率电源),间接地给系统增加热噪声;
体积大;
压差与转换效率负相关;
线性电源分类:
标准线性电源;
LDO-低压差线性电源,转换效率相对较高,但同样随压差增大而减小;
DC-DC的特点:
可升压、降压;
转换效率高;
发热少;
噪声大;
有EMI/EMC干扰;
体积小;
纹波相对较大;
压差与转换效率无关;
DC-DC分类:
降压型---Buck;
升压型---Boost;
反压型---Cuk;
降压-升压型---Buck-Boost,输出与输入同相,可以高或低于输入电压;
Split-Pi型---Boost-Buck,允许电源双向变换,输出与输入同相,可以高或低于输入电压电荷泵;
电源模块设计
由输入电压与负载的工作电压,我们可以确定是需要升压型、降压型,或是都需要;由于两种实现方式的EMI性能不同,产品的EMC/EMI影响也较大;产品的体积以及电池供电产品的续航能力决定了电源的效率。
低功耗产品还要注意电源芯片的静态电流。
产品的PCB布板同样对电源的性能有较大的影响,Layout时要保证电源的输入、输出阻抗小,一般加宽加厚电源线、地线;同时,对于多负载应用,由于IR-Drop的存在,要注意电源的连接方式,是采用菊花链、星形,或是二者混用。 对于模拟与数字混合系统,要注意模拟地与数字地的走线,避免Ground Loop Noise,一般要求模拟地与数字地单点连接。
就产品本身而言,还需要设计短路保护、反接保护、过热保护等,以保护设备及人身的安全。
能力有限,欢迎前辈们指导指导。
伟林电源
  • 积分:24167
  • |
  • 主题:199
  • |
  • 帖子:8435
积分:24167
版主
  • 2010-2-22 20:38:14
  • 倒数7
 
路过、、、
菜鸟来了
  • 积分:288
  • |
  • 主题:9
  • |
  • 帖子:68
积分:288
LV3
助理工程师
  • 2010-2-22 21:49:47
  • 倒数6
 
大师 怎么也要留下2句吧
伟林电源
  • 积分:24167
  • |
  • 主题:199
  • |
  • 帖子:8435
积分:24167
版主
  • 2010-2-22 22:01:43
  • 倒数5
 
涉及面太广,不好怎么说,呵呵。。。
晶纲禅诗
  • 积分:15504
  • |
  • 主题:220
  • |
  • 帖子:6445
积分:15504
版主
  • 2010-2-22 22:05:12
  • 倒数4
 
不是来指导,反倒是学到了不少啊,哈哈.....讲得很在理啊.....
菜鸟来了
  • 积分:288
  • |
  • 主题:9
  • |
  • 帖子:68
积分:288
LV3
助理工程师
  • 2010-3-29 15:55:57
  • 倒数2
 
呵呵老师您过谦了,如果感觉那里不对欢迎指出来啊!
she0800
  • 积分:583
  • |
  • 主题:29
  • |
  • 帖子:193
积分:583
LV6
高级工程师
  • 2010-2-24 08:28:12
  • 倒数3
 
写的不错收藏了
jy02256477
  • 积分:606
  • |
  • 主题:18
  • |
  • 帖子:56
积分:606
LV6
高级工程师
最新回复
  • 2010-3-29 21:45:30
  • 倒数1
 
看上去很简单,但是对于我们这样的初学者来说有个全程的过程比看这些文字更易懂,不知大楼主有没有这方面的资料,从定规格 到 设计 到 选型 到 画板 到 布局 到 成品。
热门技术、经典电源设计资源推荐

世纪电源网总部

地 址:天津市南开区黄河道大通大厦8层

电 话:400-022-5587

传 真:(022)27690960

邮 编:300110

E-mail:21dy#21dianyuan.com(#换成@)

世纪电源网分部

广 东:(0755)82437996 /(138 2356 2357)

北 京:(010)69525295 /(15901552591)

上 海:(021)24200688 /(13585599008)

香 港:HK(852)92121212

China(86)15220029145

网站简介 | 网站帮助 | 意见反馈 | 联系我们 | 广告服务 | 法律声明 | 友情链接 | 清除Cookie | 小黑屋 | 不良信息举报 | 网站举报

Copyright 2008-2024 21dianyuan.com All Rights Reserved    备案许可证号为:津ICP备10002348号-2   津公网安备 12010402000296号