電源有哪些分類?這些電源設(shè)計(jì)問(wèn)題，你都能解決嗎?

電源是向電子設(shè)備提供功率的裝置，也稱電源供應(yīng)器。日常生活中，我們已離不開電源。為增進(jìn)大家對(duì)電源的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)電源的分類以及電源設(shè)計(jì)的一些相關(guān)問(wèn)題予以介紹。如果你對(duì)電源具有興趣，不妨一起繼續(xù)往下閱讀哦。

一、電源分類

1、普通電源

又可細(xì)分為：開關(guān)電源、逆變電源、交流穩(wěn)壓電源、直流穩(wěn)壓電源、DC/DC電源、通信電源、模塊電源、變頻電源、UPS電源、EPS應(yīng)急電源、凈化電源、PC電源、整流電源、定制電源、加熱電源、焊接電源/電弧電源、電鍍電源、網(wǎng)絡(luò)電源、電力操作電源、適配器電源、線性電源、電源控制器/驅(qū)動(dòng)器、功率電源、其他普通電源、參數(shù)電源、調(diào)壓電源、變壓器電源。

2、特種電源

特種電源又可細(xì)分為：岸電電源、安防電源、高壓電源、醫(yī)療電源、軍用電源、航空航天電源、激光電源、其他特種電源。

特種電源即特殊種類的電源。所謂特殊主要是由于衡量電源的技術(shù)指標(biāo)要求不同于常用的電源，其主要是輸出電壓特別高，輸出電流特別大，或者對(duì)穩(wěn)定度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)及紋波要求特別高，或者要求電源輸出的電壓或電流是脈沖或其它一些要求。這就使得在設(shè)計(jì)及生產(chǎn)此類電源時(shí)有比普通電源有更特殊甚至更嚴(yán)格的要求。特種電源一般是為特殊負(fù)載或場(chǎng)合要求而設(shè)計(jì)的，它的應(yīng)用十分廣泛。主要有：電鍍電解、陽(yáng)極氧化、感應(yīng)加熱、醫(yī)療設(shè)備、電力操作、電力試驗(yàn)、環(huán)保除塵、空氣凈化、食品滅菌、激光紅外、光電顯示等。而在國(guó)防及軍事上，特種電源更有普通電源不可取代的用途，主要用于：雷達(dá)導(dǎo)航、高能物理、等離子體物理及核技術(shù)研究等。

二、電源設(shè)計(jì)相關(guān)問(wèn)題

Q1：如何來(lái)評(píng)估一個(gè)系統(tǒng)的電源需求

Answer：對(duì)于一個(gè)實(shí)際的電子系統(tǒng)，要認(rèn)真的分析它的電源需求。不僅僅是關(guān)心輸入電壓、輸出電壓和電流，還要仔細(xì)考慮總的功耗、電源實(shí)現(xiàn)的效率、電源部分對(duì)負(fù)載變化的瞬態(tài)響應(yīng)能力、關(guān)鍵器件對(duì)電源波動(dòng)的容忍范圍以及相應(yīng)的允許的電源紋波，還有散熱問(wèn)題等等。功耗和效率是密切相關(guān)的，效率高了，在負(fù)載功耗相同的情況下總功耗就少，對(duì)降低整個(gè)系統(tǒng)的功率預(yù)算就非常有利了(對(duì)比LDO和開關(guān)電源，開關(guān)電源的效率要高一些)。值得注意的是，評(píng)估效率不僅僅是看在滿負(fù)載的時(shí)候電源電路的效率，還要關(guān)注輕負(fù)載的時(shí)候效率水平。

至于負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)能力，對(duì)于一些高性能的CPU應(yīng)用就會(huì)有嚴(yán)格的要求，因?yàn)楫?dāng)CPU突然開始運(yùn)行繁重的任務(wù)時(shí)，需要的啟動(dòng)電流是很大的，如果電源電路響應(yīng)速度不夠，造成瞬間電壓下降過(guò)多，導(dǎo)致CPU運(yùn)行出錯(cuò)。

一般來(lái)說(shuō)，要求的電源實(shí)際值多為標(biāo)稱值的±5%，所以可以據(jù)此計(jì)算出允許的電源紋波，當(dāng)然要預(yù)留余量的。

散熱問(wèn)題對(duì)于那些大電流電源和LDO來(lái)說(shuō)比較重要，通過(guò)計(jì)算也是可以評(píng)估是否合適的。

Q2：如何選擇合適的電源實(shí)現(xiàn)電路

Answer：根據(jù)分析系統(tǒng)需求得出的具體技術(shù)指標(biāo)，可以來(lái)選擇合適的電源實(shí)現(xiàn)電路了。一般弱電部分，包括了LDO(線性電源轉(zhuǎn)換器)、開關(guān)電源電容降壓轉(zhuǎn)換器和開關(guān)電源電感電容轉(zhuǎn)換器。相比之下，LDO設(shè)計(jì)最易實(shí)現(xiàn)、輸出紋波小，但缺點(diǎn)是效率有可能不高、發(fā)熱量大、可提供的電流相較開關(guān)電源不大等等。而開關(guān)電源電路設(shè)計(jì)靈活、效率高，但存在紋波大、實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜、調(diào)試比較煩瑣等缺點(diǎn)。

Q3：如何為開關(guān)電源電路選擇合適的元器件和參數(shù)

Answer：很多的未使用過(guò)開關(guān)電源設(shè)計(jì)的工程師會(huì)對(duì)它產(chǎn)生一定的畏懼心理，比如擔(dān)心開關(guān)電源的干擾問(wèn)題、PCB layout問(wèn)題、元器件的參數(shù)和類型選擇問(wèn)題等。其實(shí)只要了解了，使用一個(gè)開關(guān)電源設(shè)計(jì)還是非常方便的。

一個(gè)開關(guān)電源一般包含有開關(guān)電源控制器和輸出兩部分，有些控制器會(huì)將MOSFET集成到芯片中去，這樣使用就更簡(jiǎn)單了，還簡(jiǎn)化了PCB設(shè)計(jì)，但是設(shè)計(jì)的靈活性就減少了一些。

開關(guān)控制器基本上就是一個(gè)閉環(huán)的反饋控制系統(tǒng)，一般都會(huì)有一個(gè)反饋輸出電壓的采樣電路以及反饋環(huán)的控制電路。因此這部分的設(shè)計(jì)在于保證精確的采樣電路、控制反饋深度，因?yàn)槿绻答伃h(huán)響應(yīng)過(guò)慢的話，對(duì)瞬態(tài)響應(yīng)能力是會(huì)有很多影響的。

而輸出部分設(shè)計(jì)包含了輸出電容、輸出電感以及MOSFET等等，這些元件的選擇基本上要滿足一個(gè)性能和成本的平衡：高的開關(guān)頻率就可以使用小的電感值(意味著小的封裝和便宜的成本)，但是較高的開關(guān)頻率會(huì)增加干擾和增大MOSFET的開關(guān)損耗，使效率降低;低的開關(guān)頻率帶來(lái)的結(jié)果則恰好相反。

對(duì)于輸出電容的ESR和MOSFET的Rds_on參數(shù)選擇也是非常關(guān)鍵的：選擇小的ESR可以減小輸出紋波，但是電容成本就會(huì)增加(好的電容會(huì)貴嘛)。開關(guān)電源控制器驅(qū)動(dòng)能力也是需要注意：過(guò)多的MOSFET是不能被很好驅(qū)動(dòng)的。

一般來(lái)說(shuō)，開關(guān)電源控制器的供應(yīng)商會(huì)提供具體的計(jì)算公式和使用方案供工程師借鑒。

以上便是此次帶來(lái)的電源相關(guān)內(nèi)容，通過(guò)本文，希望大家對(duì)電源已經(jīng)具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，將于后期帶來(lái)更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!