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技術(shù)專(zhuān)題
如何選擇所需的電源組件
如何選擇所需的電源組件
多年來(lái)，我已經(jīng)拆開(kāi)了相當一部分電源，而對于小型臺式電源設備中可以包裝的組件數量，我始終印象深刻。這些事情只是逐步降壓，然后將交流電整流為直流電，對嗎？不幸的是，就像大多數電子系統一樣，它并不是那么簡(jiǎn)單，尤其是當您考慮實(shí)際電源組件的工作方式時(shí)。
無(wú)論您是需要設計具有多個(gè)調節級的低功率單元還是高功率系統，都需要一系列電源組件來(lái)進(jìn)行轉換，濾波，調節和控制。我們匯總了電源系統中所需的一些組件的簡(jiǎn)短列表，以及選擇組件時(shí)要注意的重要規格。
重要電源組件
電源中的所有組件都很重要，但是在電源調節系統中按任務(wù)對組件進(jìn)行分組更重要。如果您在低功率下工作，而只需要一個(gè)穩壓器IC
否則，您的工作是選擇正確的組件，這些組件將位于系統的每個(gè)階段，以使其能夠正常運行而不會(huì )發(fā)生熱故障或電氣故障。在電源系統的多個(gè)階段普遍需要一些組件（例如，無(wú)源和功率MOSFET），因此我們將嘗試幫助新的電源系統設計者了解這些要點(diǎn)。讓我們按順序查看大型電源和調節系統的輸入到輸出以及每個(gè)階段所需的一些組件。
輸入：整流和濾波
在輸入端，您將需要進(jìn)行一些濾波，以消除共模噪聲從傳播到輸出的過(guò)程。如果您打算在交流電源（例如，來(lái)自發(fā)電機）上或不在交流電源（電網(wǎng)）上運行直流系統，則在為直流系統供電時(shí)需要進(jìn)行糾正。橋式整流器IC可用于中等范圍的功率（高電壓/低電流）。高電流系統無(wú)法通過(guò)IC運行，因此將需要一系列定制組件。
對于整流二極管和IC，請注意正向電壓/電流和反向擊穿電壓。您要確保輸入功率足夠正向偏置電橋中的二極管，但不會(huì )引起反向偏置擊穿。對于濾波器，應查看共模降噪比（CMRR）和引線(xiàn)的直流電阻。您要確保IR壓降盡可能低，同時(shí)保持CMRR足夠高。
高壓整流橋IC
用于EMI濾波的鐵氧體電感器
調節：功率因數校正和調節階段
對于低功率系統，即使它們切斷了電網(wǎng)的電源，您仍要使用功率因數校正（PFC）IC。這是IEC標準所必需的，將有助于保持下游調節器級的效率高。大功率系統具有相同的要求，因此它們也需要一個(gè)PFC級，可能需要整流以進(jìn)行AC-DC轉換
AC-DC電源系統的第一調節級出現在PFC電路之后，并將第一高功率轉換級提供給所需的輸出。在AC-DC系統中，第一個(gè)調節器級可有效地轉換來(lái)自整流器的殘留紋波，并在穩定的DC輸出上將其交換為高頻噪聲。然后，下游調節級將根據需要提高或降低功率，以向不同的子系統提供必要的電壓或電流。
輸入/輸出電壓和電流值在這里很重要，但效率也很重要。
功率因數校正IC
穩壓器集成電路'
功率MOSFET
反饋與控制
這是電源設計變得非常有趣的地方。該系統的反饋臂是一個(gè)區域，需要在調節器或傳感單元中將功率返回到較早的階段，以控制轉換。這就是要確保只要電源電壓高于某個(gè)最小值，系統始終會(huì )輸出穩定的功率。構建反饋和控制環(huán)路需要隔離以及自定義驅動(dòng)器，以調節來(lái)自任何調節器級的輸出。
選擇這些組件時(shí)，需要查看各種不同的規格。對于需要檢測輸出并用于提供精確控制的反饋環(huán)路中的組件，輸入電壓/電流規格可能是最重要的。對于PWM驅動(dòng)器/控制電路，您需要使PWM頻率與調節器部分的理想值匹配。ESD保護等級在這里也很重要，因為您需要確保在控制回路中發(fā)生危險放電時(shí)系統不會(huì )發(fā)生故障。
高壓光電耦合器，用于隔離
電流檢測放大器和控制器
MCU或小型FPGA用于編程控制算法
針對特定電源拓撲的定制控制單元
其他電源組件
電源中可能需要的其他組件包括一系列無(wú)源器件，這些無(wú)源器件以某種方式出現在上述所有部分中。如果要為高功率調節器布置定制的功率轉換器/調節器，則可能最終會(huì )使用數十個(gè)電容器。在最近的無(wú)人駕駛汽車(chē)項目中，僅在功率調節部分就使用了100多個(gè)電容器，以確保穩定的輸出功率。
TVS二極管或其他過(guò)壓保護組件
用于PFC電路和調節器級的電感器
在整個(gè)系統中使用的電容器
二極管和其他半導體