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电源电路设计

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2021-02-13 22:39
tags:

-

2021年2月13日发(作者:ideos)


众所皆知,


电源电路设计,乃是在整体电路设计中最基础的必备功夫,< /p>


因此,在接下来的文


章中,将会针对实体电源电路设计的案例做基 本的探讨。






电源


device

< br>电路




※输出电压可变的基准电源电路



(特 征:使用专用


IC


基准电源电路)





1


是分流 基准



shunt regulator



IC


构成的基准电源电路,


本电路 可以利用外置电阻






设定,使输出电压在



范围内变化,输出电压



可利用下式求得:




----------------------



1







内部的基准电压






图中的


TL431



TI

的编号,


NEC


的编号是


μ


PC1093


,新日本无线电的编号是


NJM 2380



日立的编号是


HA1743 1


,东芝的编号是


TA76431


。< /p>







(特征:高精度、电压可变)




类似


REF-02C


属于高精度、输出电压不可变的基准电源


IC


,因此设 计上必需追加图


2



OP


增幅


IC



利用该


IC



gain


使输出 电压变成可变,


它的电压变化范围为




输出电流为







※利用单电源制作正负电压同时站立的电源电路



(特征:正负电压同时站立)




虽然电池


device


的电源单元,通常是 由电池构成单电源电路,不过某些情况要求电源电路


具备负电源电压。

< br>




3


的电源电路可输出由单电源送出的稳定化正、


负电源,


一般这 类型的电源电路是以正电


压当作基准再产生负电压,


因此负电压 的站立较缓慢,


不过图


3


的电源电路正 、


负电压却可


以同时站立,图中的


TP S60403 IC


可使



的电压极性反转。











40V


最大输出电压的


Serial Regulator


(特征:可以输出三端子


Regulator IC


无法提供的高电压)




虽然三端子


Regulator IC


的输出电压大约是


24V



不过若超过 该电压时电路设计上必需与


IC



di sk lead


等组件整合。





5



Seria l Regulator


最大可以输出


+40V


的电压,图中



D2 Zener


二极管的输出电压被设


定成一半左右,


再用


R7 VR1 R8


将输出电压分压,


使该电压能与


VZ2


的电压一致藉此才能


决定定数。必需注意的是

< br>R7


R8


若太大的话,会引发输出电压噪声上升与波动等问题;反


R7 R8


之若太小的话,会有发热耗损电力之虞,因此一般以


R7 R8 2-5K


比较合适。




※输出电压为



40-80



Serial Regulator


(特征:利用


disk lead


组件输出高电压)





6


是可以输出电压为


40-80



Serial Regulator



由于本电路的输出电压非常高,


因此无法


使用


OP


增幅


IC


。图中的


VCEO


是利用



120V



2SC224 0-GR


构成误差增幅器。此外本电


路还追加

< br>TR5



Cascode


增幅 器,藉此改善误差增幅器的频率特性。




2SK373-Y




VDS=100V



FET


, 它可以构成高耐压的定电流电源。除了


FET


之外还可以


使用最大使用电压为


100V


,定格电力为


300MW


,石冢电子 的定电流二极管


E-202








※输出电压为



150V


的高电压


Serial Regulator


(特征:设有输出短路保护电路)





如图


7< /p>


所示本


Serial


Regulato r



base


的共通增幅电路与


OP


增幅器输出端连接,因此可以


输出高电压 。如果输出发生短路的话,


TR3


的保护电路就会动作,


TR3


将流入


120MA



制在



范围内,此时输入电压会施加至



TR 2



drain


source


之间,所以会有


20W


左右的


损失。



※输出电压为


400V


的高电压


Serial Regulator


(特征:设有输出短路保护电路)





如图


8


所示 误差增幅器的基准电位与输出电位连接,形成浮动增幅型


Serial Regulat or


。虽然


电源变压器(


transi stor


)必需使用误差增幅器专用的绕线,不过误差增幅器是由


OP


增幅器


构成,因此非常适用于高电压

Regulator


。此外为避免输出短路时的大电力损失,因此保护


电路具备倒


V


型特性。








T0-220


封装的非绝缘型

< p>
Step Down Converter


(特征:无封装面积变大之虞 ,可将线性电源变成


switching


电源)




三端子


Regulato r


的损失若超过


3W


时,冷却片的面 积会变得非常大,因此必需改用非线性


而且效率极高较不易发热的


switching


type


DC-DC


Converter


,不过实际上由于


DC-DC


Converter


使用的组件数量非常多,因此有可能造成封 装面积过大等问题。




如图


9


所示若使用与三端子


Regulator


同级的


T0-220


封装控制


IC


,就能获得输入电压为


8-24V


,输出



5V


,电流为


3.5A



Step Down Converter

< br>。这种


Converter


最大特征是结构简

< p>
单动作稳定,


而且使用组件的数量非常少,


因此不 需刻意变更印刷电路板的


pattern


或是担


心封装面积变大等困扰,虽然价格稍为偏高不过


Se rial Regulator


几乎网罗所有的规格。




本电路是由外置的二极管(


diod e



、电容、线圈,以及设定电压的电阻所构成,只有电容比< /p>


较特殊必需使用


switching


电源 专用低阻抗(


impedance



t ype





PQ1CG


系列的产品几乎函盖拥所有电压、


电流规格,



2.5V


低输出电压到

< br>5A


以下机型一


应具全而且都已经商品化。



1



T0-220


封装非绝缘型


Step Down Converter IC


的规格一览,


表中的


PQ1CG3032FZ


第五根脚兼具


soft start



ON/OFF


功能,因此使用上非常方便。










VODJ


输出电压调整端子;


feedba ck




输出归返(

< br>return


)端子


VC




:位相补偿用端子


ON/OFF



standby


端 子;



:输入端子


VIN




:输出端子


VOUT< /p>



NS


:国



家半导体。




1 T0-220


封装的


DC-DC Converter


控制


IC


的规格





※寻址


Step Down Converter

< p>
(特征:


IC


容易取得价格低廉)





10

< br>使用历史相当长久的


Step


Down


Converter


控制


IC


,它的输入电压为


8-16V


,输出电


压为



5V


600MA


。本


Converter


最大特点是价格低廉容易取得。图中的

MC34063



On


Semiconductor


Co


)动作频率被设为


45KHZ < /p>


,因此线圈与电容器的外形可能会变大,不过


只要印刷

< p>
pattern


设计得宜的话,上述问题对动作上尚不致构成困扰。




必须注意的是类似新日本无线的


NJM2360



NJM2374A

< p>
,虽然是特性相同的


IC


,不过结构


上却不相同,只有国家半导体的


LM2574N-ADJ


Sunken



SAI01


是寻址


Step


Down


Converter



IC









On Board


电源用


Step Down Converter


(特征:封装面积小,操作简易的


DC-DC Converter




< p>


11


是利用寻址控制


I C


构成封装面积很小的


Step Down Converte r



它的输入电压为


6-16V



输出电压为



5V 450MA





图中的


MAX738 IC



8pin



DIP< /p>


封装,输入端的积层陶瓷电容


C2


必需 贴近


IC



lead


否则无法顺利动作。本


IC


的动作频率为


160-170KHZ


左右,因此周边的被动组件可以使用


lead type



电容的等价串联阻抗必需使用低于


0.5< /p>





type



线圈的


inductance



100UH





33UH


※效率


95%


的超小型


Step Down Converter


(特征:由


5*5MM


的控制


IC


构成)




如图


12


所示超小型


Step Down Converter


,是由外型尺寸为


5*5MM




IC


与数 个外置组件


构成,本电



路内建两个


power


MOSFET


属于同步整流


type


,它可以利用< /p>


FBSEL


端子的设


定,使输出电压


VOUT



1.5 1.8 2.5V


三种切换。






※可输出


5-10V


低噪讯


DC-DC Converter

(特征:适用于电池


device


等模拟电路电源)




电池


devic e


的单电源,


经常被要求必需能够提供


OP


增幅器的数个模拟电路正、电源,


由于

电流值相当低因此使用的组件数量相对很少。


13


是输入电 压为


5V


,输出电压为


10V



DC-DC Converter


, 图中的


MAX865



8 pin



μ


MAX


封装内 建


CMOS charge pump


的控制

< br>IC


,它只要四个外置电容就可以


1.5-6V


输入电源,制作两倍的正负电压,由于本电路未使

用线圈,所以峰值电位(


spike


)的噪讯(

< p>
noise


)非常低。




charge


pump


的电容


C1


C2


必需使用低等价串联阻抗,耐压超过


16V

< br>以上的电容组件,因


为加大容量时可以降低波动



ripple



电压提高效率。


根据规格书



datasheet

< br>)


的记载


MAX865


内部的输 出阻抗,分别是正电压端为


90



< /p>


,负输出为


160



(输入为


5V


时)

< p>
。若流入


5MA


的负载电流时,正电压端会产生< /p>


0.45V


的电压下降,负电压端则产生


0.8V


的电压下


降,要求无电压变动的电路可以采用


MAX865< /p>


并联连接,或是改用


MAX743 type


。此外


V-


电路的负载电流较大时,基于保护电路等考虑,可以将


shot key barrier


二极管连接于


V-



子与


GND


端子(第


4 pin


)之间。







※可输出


+5--



--5V



DC-DC Converter



(特征:可辅助正电源系统得负电源需求)




小型量测设备经常会有负电源需求,如果不需大电流容量时, 可以使用


charge pump


的极性


反转


Converter





14



DC-DC


Converter


可以使


5V


的极性反转,同时输入




5V


50MA

的电力,图中的


MAX860



8


pin


表面封装


type


控制


IC


;表


2

< p>
是表面封装


type


控制


IC



规格一览。


上述


Converter


的动作频率可设定成


6K 50K 130K


三种形式,


无小型化要求时可




VC


端子与输出端连接设定成


130K



,同时使用低容量的小型电容。图


1 4


的设定值为


50KHZ


,输入电压范围为


1.5-5V



,输出阻抗为



12


,最大负载电流为



50


。如果希望利用


负载降低电压时,可将


MAX860


并联连接














2


极性反转型


Step Down Converter


控制


IC


的规格




※可使电池电压上升的


Step Up Converter


(特征:电池能量


100%


发挥)




使用二次 电池驱动的可携式电子产品,


要求即使电池电压下降亦能长时间动作,

< br>因此出现可



5V


的电池电压


Step


Up


,输出


200MA



Converter


(图


15



。如表


3


所示具备上述功能



IC


种类非常多 ,由于这类


IC


大多具有


shut < /p>


down


端子(


pin

< br>)


,因此可用


logic


le vel


控制


输出的


ON/OFF



此外



即使


shut down


输出与输入也 不会连通线圈,


使得输入电压


(电池电


压)直接被输出。要求大电流的场合(


case


)建议改用流入 线圈的峰值电流极小,而且又是


固定频率的


PWM type MAX1700 IC






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本文更新与2021-02-13 22:39,由作者提供,不代表本网站立场,转载请注明出处:https://www.bjmy2z.cn/gaokao/653237.html

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