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如何選擇您需要的電源組件
如何選擇您需要的電源組件
多年來，我已經打開了相當一部分電源，我總是對可以裝入一個小型臺式電源單元的組件數量印象深刻。這些東西只是降壓并將交流整流為直流，對嗎？不幸的是，與大多數電子系統一樣，它并沒有那么簡單，尤其是當您考慮實際電源組件的運行方式時。
無論您需要設計低功率單元還是具有多個調節級的高功率系統，您都需要一系列電源組件來進行轉換、濾波、調節和控制。我們編制了一份您在電力系統中需要的一些組件的簡短列表，以及在選擇組件時要注意的重要規格。
重要的電源組件
電源中的所有組件都很重要，但在電源調節系統中按任務對組件進行分組更為重要。如果您在低功耗下工作并且只需要一個穩壓器 IC。
否則，您的工作是選擇將位于系統每個階段的正確組件，以便它可以在沒有熱或電氣故障的情況下運行。電源系統的多個階段普遍需要一些組件（例如，無源器件和功率 MOSFET），因此我們將嘗試幫助新的電源系統設計人員了解這些要點。讓我們按順序從一個更大的電源和調節系統的輸入到輸出，以及每個階段所需的一些組件。
輸入：整流和濾波
在輸入端，您需要進行一些過濾以去除傳播到輸出端的共模噪聲。如果您計劃使用交流電源（例如，來自發電機）或關閉交流電源（電網電源）運行直流系統，那么如果您為直流系統供電，則需要進行整流。橋式整流器 IC 可用于中等功率（高電壓/低電流）。非常大的電流系統無法通過 IC 運行，因此需要一系列定制組件。
對于整流二極管和 IC，注意正向電壓/電流和反向擊穿電壓。您希望確保輸入功率足以正向偏置電橋中的二極管，但不會導致反向偏置擊穿。對于濾波器，您應該查看共模降噪比 (CMRR) 和引線的直流電阻。您希望確保 IR 壓降盡可能低，同時保持 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，即使它們從電網斷電，您也需要使用功率因數校正 (PFC) IC。這是 IEC 標準所要求的，有助于保持下游穩壓器級的高效率。高功率系統具有相同的要求，因此它們還需要一個 PFC 級，可能帶有 AC-DC 轉換的整流
AC-DC 電源系統的第一個調節級出現在 PFC 電路之后，并為所需的輸出提供第一個高功率轉換級。在 AC-DC 系統中，第一級穩壓器有效地轉換了整流產生的剩余紋波，并將其交換為穩定 DC 輸出上的高頻噪聲。然后下游調節級將根據需要升高或降低功率，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
電壓穩壓器IC
功率 MOSFET
反饋與控制
這就是電源設計變得非常有趣的地方。系統的反饋臂是需要將功率返回到調節器或傳感單元中的較早階段以控制轉換的區域。只要電源電壓高于某個最小值，這一切都是為了確保系統始終輸出穩定的功率。構建反饋和控制回路需要隔離以及自定義驅動器來調整任何穩壓器級的輸出。
在選擇這些組件時，需要考慮各種不同的規格。對于需要感測輸出并用于提供精確控制的反饋回路中的組件，輸入電壓/電流規格可能是最重要的。對于 PWM 驅動器/控制電路，您需要將 PWM 頻率與調節器部分的理想值相匹配。ESD 保護等級在這里也很重要，因為您需要確保系統在控制回路中發生危險放電時不會發生故障。
用于隔離的高壓光耦合器
電流檢測放大器和控制器
用于編程控制算法的 MCU 或小型 FPGA
用于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源器件，它們以某種方式出現在上述所有部分中。如果您要為大功率穩壓器設計定制的電源轉換器/穩壓器，您最終可能會使用數十個電容器。在最近的一個無人車項目中，我們僅在功率調節部分就使用了100多個電容器，以確保穩定的輸出功率。
TVS 二極管或其他過壓保護元件
用于 PFC 電路和穩壓器級的電感器
用于整個系統的電容器
二極管和其他半導體