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 关于如今一个电子系统来讲,电源部门的设想也愈来愈主要,我想经由过程和各人讨论一些本人关于电源设想的心得,来个举一反三,让我们在电源设想方面可以都有所深化和出息。

    Q1:如何来评价一个体系的电源需求?

    Answer:关于一个实践的电子系统,要当真的阐发它的电源需求。不单单是体贴输入电压,输出电压和电流,还要认真思索总的功耗,电源实现的服从,电源部门对负载变革的瞬态呼应才能,枢纽器件对电源颠簸的容忍范畴以及响应的许可的电源纹波,还有散热成绩等等。功耗和服从是亲密相干的,服从高了,在负载功耗不异的状况下总功耗就少,关于全部体系的功率预算就十分有益了,比照LDO和开关电源,开关电源的服从要高一些。同时,评价服从不单单是看在满负载的时分电源电路的服从,还要存眷轻负载的时分服从程度。

    至于负载瞬态呼应才能,关于一些高机能的CPU使用就会有严厉的要求,由于当CPU忽然开端运转沉重的使命时,需求的启动电流是很大的,假如电源电路呼应速度不敷,形成霎时电压降落过多过低,形成CPU运转堕落。

    一般来说,要求的电源实践值多为标称值的+-5%,以是能够据此计算出许可的电源纹波,固然要预留余量的。

    散热成绩关于那些大电流电源和LDO来讲比力主要,经由过程计较也是能够评价能否适宜的。

    Q2:如何挑选适宜的电源实现电路?

    Answer:按照阐发体系需求得出的详细技术指标,可以来挑选适宜的电源实现电路了。普通关于弱电部门,包罗了LDO(线性电源转换器),开关电源电容降压转换器和开关电源电感电容转换器。相比之下,LDO设想最易实现,输出纹波小,但缺陷是服从有可能不高,发热量大,可供给的电流相较开关电源不大等等。而开关电源电路设计灵敏,服从高,但纹波大,实现比力庞大,调试比力啰嗦等等。

    Q3:如何为开关电源电路挑选适宜的元器件和参数?

    Answer:许多的未利用过开关电源设想的工程师会对它发生必然的怕惧心思,好比担忧开关电源的滋扰成绩,PCBlayout成绩,元器件的参数和范例挑选成绩等。实在只要理解了,利用一个开关电源设想仍是十分便利的。

    一个开关电源普通包含有开关电源控制器和输出两部门,有些控制器会将MOSFET集成到芯片中去,如许利用就更简朴了,也简化了PCB设想,可是设想的灵活性就削减了一些。

    开关控制器基本上就是一个闭环的反应控制系统,以是普通城市有一个反应输出电压的采样电路以及反应环的控制电路。因而这部门的设想在于包管准确的采样电路,还有来掌握反应深度,由于假如反应环呼应过慢的话,对瞬态呼应才能是会有许多影响的。

    而输出部门设想包罗了输出电容,输出电感以及MOSFET等等,这些的挑选基本上就是要满意一个机能和本钱的均衡,好比高的开关频次就能够利用小的电感值(意味着小的封装和自制的本钱),可是高的开关频次会增长滋扰和对MOSFET的开关消耗,从而服从低落。利用低的开关频次带来的成果则是相反的。

    关于输出电容的ESR和MOSFET的Rds_on参数挑选也是十分枢纽的,小的ESR能够减小输出纹波,可是电容本钱会增长,好的电容会贵嘛。开关电源控制器驱动才能也要留意,过多的MOSFET是不能被优良驱动的。

    一般来说,开关电源控制器的供给商会供给详细的计较公式和利用计划供工程师鉴戒的。

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    Answer:有一些经历能够同享给各人

    1:电源电路的输出输出经由过程低阻值大功率电阻接到板内,如许在不焊电阻的状况下能够先做到电源电路的先调试,避开前面电路的影响。

    2:一般来说开关控制器是闭环体系,假如输出恶化的状况超越了闭环能够掌握的范畴,开关电源就会事情不正常,以是这种情况就需求当真查抄反应和采样电路。特别是假如接纳了大ESR值的输出电容,会发生许多的电源纹波,这也会影响开关电源的事情的。

    接地手艺的会商

    Q1:为什么要接地?

    Answer:接地手艺的引入最后是为了避免电力或电子等装备遭雷击而采纳的保护性步伐,目标是把雷电发生的雷击电流经由过程避雷针引入到大地,从而起到庇护建筑物的感化。同时,接地也是庇护人身安全的一种有用手腕,当某种缘故原由惹起的相线(如电线绝缘不良,线路老化等)和装备外壳碰触时,装备的外壳就会有伤害电压发生,由此天生的毛病电流就会流经PE线到大地,从而起到庇护感化。跟着电子通讯和其它数字范畴的开展,在接地系统中只思索防雷和安全已远远不能满意要求了。好比在通讯体系中,大量装备之间旌旗灯号的互连要求各装备都要有一个基准‘地’作为旌旗灯号的参考地。并且跟着电子设备的复杂化,旌旗灯号频次愈来愈高,因而,在接地设想中,旌旗灯号之间的互扰等电磁兼容问题必需赐与出格存眷,不然,接地不妥就会严峻影响体系运转的可靠性和稳定性。近来,高速旌旗灯号的旌旗灯号回流手艺中也引入了“地”的观点。

    Q2:接地的界说

    Answer:在当代接地观点中、关于线路工程师来讲,该术语的寄义凡是是‘线路电压的参考点’;关于体系设计师来讲,它经常是机柜或机架;对电气工程师来讲,它是绿色安全地线或接到大地的意义。一个比力通用的界说是“接地是电流返回其源的低阻抗通道”。留意要求是”低阻抗”和“通路”。

    Q3:常见的接地标记

    Answer:PE,PGND,FG-庇护地或机壳;BGND或DC-RETURN-直流-48V(+24V)电源(电池)回流;GND-工作地;DGND-数字地;AGND-模仿地;LGND-防雷庇护地

    Q4:适宜的接地方法

    Answer:接地有多种方法,有单点接地,多点接地以及混淆范例的接地。而单点接地又分为串连单点接地和并联单点接地。一般来说,单点接地用于简朴电路,差别功能模块之间接地辨别,以及低频(f<1MHz)电子线路。当设想高频(f>10MHz)电路时就要接纳多点接地了大概多层板(完好的地平面层)。

    Q5:旌旗灯号回流和跨朋分的引见

    Answer:关于一个电子旌旗灯号来讲,它需求寻觅一条最低阻抗的电流回流到地的路子,以是如何处置这个旌旗灯号回流就变得十分的枢纽。

    第一,按照公式能够知道,辐射强度是和回路面积成反比的,就是说回流需求走的途径越长,构成的环越大,它对外辐射的滋扰也越大,以是,PCB布板的时分要尽量减小电源回路和旌旗灯号回路面积。

    第二,关于一个高速旌旗灯号来讲,供给有好的旌旗灯号回流能够包管它的旌旗灯号质量,这是由于PCB上传输线的特性阻抗普通是以地层(或电源层)为参考来计较的,假如高速线四周有持续的地平面,如许这条线的阻抗就能连结持续,假如有段线四周没有了地参考,如许阻抗就会发作变革,不持续的阻抗从而会影响到旌旗灯号的完整性。以是,布线的时分要把高速线分派到接近地平面的层,大概高速线中间并行走一两条地线,起到屏障和就近供给回流的功用。

    第三,为什么说布线的时分只管不要跨电源朋分,这也是由于旌旗灯号逾越了差别电源层后,它的回流路子就会很长了,简单遭到滋扰。固然,不是严厉要求不能逾越电源朋分,关于低速的旌旗灯号是能够的,由于发生的滋扰比拟旌旗灯号能够不予体贴。关于高速旌旗灯号就要当真查抄,只管不要逾越,能够经由过程调解电源部门的走线。(这是针对多层板多个电源供给状况说的)

    Q6:为什么要将模仿地和数字地分隔,如何分隔?

    Answer:模仿旌旗灯号和数字信号都要回流到地,由于数字旌旗灯号变革速度快,从而在数字地上惹起的噪声就会很大,而模仿旌旗灯号是需求一个洁净的地参考事情的。假如模仿地和数字地混在一起,噪声就会影响到模仿旌旗灯号。

    一般来说,模仿地和数字地要分隔处置,然后经由过程细的走线连在一起,大概单点接在一起。总的思惟是只管隔绝数字地上的噪声窜到模仿地上。固然这也不长短常严厉的要求模仿地和数字地必需分隔,假如模仿部门四周的数字地仍是很洁净的话能够合在一起。

    Q7:单板上的旌旗灯号如何接地?

    Answer:关于普通器件来讲,就近接地是最好的,接纳了具有完好地平面的多层板设想后,关于普通旌旗灯号的接地就十分简单了,基本原则是包管走线的连续性,削减过孔数目;接近地平面大概电源平面,等等。

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    Answer:有些单板会有对外的输入输出接口,好比串口连接器,网口RJ45连接器等等,假如对它们的接地设想得不好也会影响到一般事情,比方网口互连有误码,丢包等,而且会成为对外的电磁滋扰源,把板内的噪声向外发送。一般来说会零丁朋分出一块自力的接口地,与旌旗灯号地的毗连接纳细的走线毗连,能够串上0欧姆大概小阻值的电阻。细的走线能够用来隔绝旌旗灯号地上乐音过到接口地上来。一样的,对接口地和接口电源的滤波也要当真思索。

    Q9:带屏障层的电缆线的屏障层如何接地?

    Answer:屏障电缆的屏障层都要接到单板的接口地上而不是旌旗灯号地上,这是由于旌旗灯号地上有各类的噪声,假如屏障层接到了旌旗灯号地上,噪声电压会驱动共模电流沿屏障层向外滋扰,以是设想不好的电缆线普通都是电磁滋扰的最大噪声输出源。固然前提是接口地也要十分的洁净。

公布工夫:2009-12-21

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