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  • LDO电源电路设计

    千次阅读 2019-02-02 23:29:49
    我们常用的电源类型有LDO和DCDC两种。DCDC包含buck,boost,buckboost,隔离,非隔离等拓扑,再加上PWM,PFM,同步整流,软开关,磁芯复位... 由于电源各功能和关键技术的原理在《电源芯片介绍视频》已有介绍,我们这...

            我们常用的电源类型有LDO和DCDC两种。DCDC包含buck,boost,buckboost,隔离,非隔离等拓扑,再加上PWM,PFM,同步整流,软开关,磁芯复位等多种关键技术,可以创造出n种DCDC电源设计方案。LDO相对比较简单,可以分为NPN稳压器,准LDO稳压器和LDO稳压器,如下图。

            由于电源各功能和关键技术的原理在《电源芯片介绍视频》已有介绍,我们这里不再详解,这里主要以TI的LM2941--1A LDO稳压器为例子讲解LDO电路的设计。

      在设计任何电路之前,要先搞清楚你设计的东西要达到什么指标,否则你无法判断设计出来的是否OK。

    1.电源设计判断标准

    能否OK的判断依据是电源输出的电压电流等指标满足SOC芯片的工作要求,具体请看《SOC电源设计视频》。

    我们在电源设计的时候,一般很难达到电源芯片手册上规定的性能指标,关于指标的意义大家也可《电源芯片介绍视频》。对于大部分工程师的电路设计来说达到70%左右也算是不错的。所以大家在电源芯片选型时一定要保留余量。

        2.LDO的原理图设计

       输入设计:输入需加电容Cin,容值按手册要求,一般在UF级别。

       输出设计:输出需加电容Cout,容值按手册要求,一般在10 UF级别。

       电压可调设计:通过分压电阻R2,R1反馈回ADJ引脚。Vout计算公式如下:

    Vout=Vref*(1+R2/R1)

       使能设计:通过ON/OFF脚给高低电平来控制Vout是否输出电压。

             LDO芯片的使用可以说是所有电源设计中最简单的,想搞出问题都很难。

    3.LDO的PCB设计

       电源的PCB设计时影响芯片性能指标的关键因素。我们在SI,PI,EMI,热分析仿真介绍了10多个小时,就是为了指导我们的原理图和PCB设计。具体大家去看相应的视频,这里不详细介绍。电源PCB设计的关键点如下:

    1. R2,R1构成的反馈回路要短,远离干扰线。(SI的串扰仿真)

    2. 输入电容和输出电容靠近芯片引脚,并在soc芯片增加小滤波电容。(PI仿真)

    3. 电源芯片散热盘要和大面积铺地连接,方便散热。(热仿真,直流压降仿真)

     

    4.电源接口保护

    大家还记得外漏的接口在过3C认证的时候都要做什么测试吗? -----ESD测试。

    LM2941芯片支持2KV的ESD,但如果我们要过更高的等级如6K/8K,那么我们需要在电源接口添加ESD保护器件。

     

    5.这就完了吗?

    通过前面的设计都能设计出“差不多”能用的电路,对于大部分产品级的硬件工程师来说已经足够。但可能出现明明设计是对的,电源芯片还是跑不起来的情况???

           LDO看似简单,但其实这里还涉及到“环路稳定性”的概念,---大家是不是很熟悉,这也是大学模电的内容!!!整个电源回路是闭环的,所以必须分析环路的稳定。但是产品级的硬件工程师没法拿到环路分析需要的芯片内部参数,更重要的是缺少增益相位测试仪(穷),所以没法分析。故最好还是按原厂(壕)手册给的参考设计。

            关于“环路稳定性”涉及到的知识点很多,我们后面开专题再细讲。 

    ---更多硬件设计视频,可关注微信公众号“陈苍硬件设计”---

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    一、Arduino Uno

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    Arduino Uno开发板——以ATmega328 MCU控制器为基础——具备14路数字输入/输出引脚(其中6路可用于PWM输出)、6路模拟输入、一个16MHz陶瓷谐振器、一个USB接口、一个电源插座、一个ICSP接头和一个复位按钮。它采用Atmega16U2芯片进行USB到串行数据的转换。目前Arduino Uno已成为Arduino学习平台中使用最广泛的一块开发板,Arduino的官方原版采用了2块MCU,一块是用来做一个虚拟的USB串口的,用于连接计算机的USB接口,给ATMEGA328P下载程序,识别出的USB串口有专属的UNO标识,但这款板子价格比较昂贵,因引国内都进行改进,用一款高性比的串口转USB芯片CH340代替了那个MCU,使成本幅下降,目前这款开发板国内的价格低至21元人民币,而官方原版的价格高达22美元。二、MEGA2560

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    ArduinoMega采用ATmega2560作为核心处理器。ArduinoMega配有54路数字输入/输出引脚(其中15路可用于PWM输出)、16路模拟输入、4个UART(硬件串行端口)、一个16MHz晶体振荡器、一个USB接口、一个电源插座、一个ICSP接头和一个复位按钮。用户只需使用USB线将Mega连接到电脑,并使用交流-直流适配器或电池提供电力,即可启动Mega。Mega2560比起UNO的资源、功能、性能都要强大很多。官方版价格要38美元左右,国产版本大约人民币32元左右。三、Arduino Micro
    Arduino Micro是一个基于ATmega32U4,与Adafruit共同开发的开发板。它有20个数字输入/输出引脚(其中7个可用作PWM输出,12个作为模拟输入),16 MHz晶体振荡器,微型USB连接,ICSP头和复位按钮。只需使用microUSB线将其连接到计算机即可开始使用。尺寸正好符合面包板。Micro板类似于Arduino Leonardo,ATmega32U4具有内置USB通信,无需使用辅助处理器。这使得除了模拟(CDC)串行/ COM端口之外,Micro可以作为鼠标和键盘出现在连接的计算机上。

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    四、GEMMA(吉玛)

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    GEMMA的一块非常小的arduino 开发板,小到只有一个元硬币那么大, 搭载的是一片Atiny 85 8个引脚的MCU,有3个IO口,可以使用电池供,有一个软件模拟的USB接口,可以接连到到计算机上,识别出一个Gemma的专用设备,使用Arduino就可以下载你的应用程序了,这是整个Arduino开发板系列中个头最小的一款开发板,适合用来做一些可穿戴设备。这款板子国内做的比较少,大多都是从国外进口或引进,所以某宝上的价格也比较昂贵,卖到100元左右,只有一家店铺是卖29.9元,应该是自己开发的。五、Leonardo

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    Arduino Leonardo的处理器核心是ATmega32u4,同时具有20路数字输入/输出口(其中7路可作为PWM输出,12路模拟输入),一个16MHz晶体振荡器,一个USB接口,一个电源插座,一个ICSP header和一个复位按钮。这款板的外形尺寸和UNO几乎是一样的,不过由于ATmega32u4这款MCU已经自带USB接口了,所以不需要像UNO那需要有2个芯片或是使用专用的USB转串口芯片。

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    一、Arduino Uno

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    Arduino Uno开发板——以ATmega328 MCU控制器为基础——具备14路数字输入/输出引脚(其中6路可用于PWM输出)、6路模拟输入、一个16MHz陶瓷谐振器、一个USB接口、一个电源插座、一个ICSP接头和一个复位按钮。它采用Atmega16U2芯片进行USB到串行数据的转换。目前Arduino Uno已成为Arduino学习平台中使用最广泛的一块开发板,Arduino的官方原版采用了2块MCU,一块是用来做一个虚拟的USB串口的,用于连接计算机的USB接口,给ATMEGA328P下载程序,识别出的USB串口有专属的UNO标识,但这款板子价格比较昂贵,因引国内都进行改进,用一款高性比的串口转USB芯片CH340代替了那个MCU,使成本幅下降,目前这款开发板国内的价格低至21元人民币,而官方原版的价格高达22美元。二、MEGA2560

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    ArduinoMega采用ATmega2560作为核心处理器。ArduinoMega配有54路数字输入/输出引脚(其中15路可用于PWM输出)、16路模拟输入、4个UART(硬件串行端口)、一个16MHz晶体振荡器、一个USB接口、一个电源插座、一个ICSP接头和一个复位按钮。用户只需使用USB线将Mega连接到电脑,并使用交流-直流适配器或电池提供电力,即可启动Mega。Mega2560比起UNO的资源、功能、性能都要强大很多。官方版价格要38美元左右,国产版本大约人民币32元左右。三、Arduino Micro
    Arduino Micro是一个基于ATmega32U4,与Adafruit共同开发的开发板。它有20个数字输入/输出引脚(其中7个可用作PWM输出,12个作为模拟输入),16 MHz晶体振荡器,微型USB连接,ICSP头和复位按钮。只需使用microUSB线将其连接到计算机即可开始使用。尺寸正好符合面包板。Micro板类似于Arduino Leonardo,ATmega32U4具有内置USB通信,无需使用辅助处理器。这使得除了模拟(CDC)串行/ COM端口之外,Micro可以作为鼠标和键盘出现在连接的计算机上。

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    四、GEMMA(吉玛)

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    GEMMA的一块非常小的arduino 开发板,小到只有一个元硬币那么大, 搭载的是一片Atiny 85 8个引脚的MCU,有3个IO口,可以使用电池供,有一个软件模拟的USB接口,可以接连到到计算机上,识别出一个Gemma的专用设备,使用Arduino就可以下载你的应用程序了,这是整个Arduino开发板系列中个头最小的一款开发板,适合用来做一些可穿戴设备。这款板子国内做的比较少,大多都是从国外进口或引进,所以某宝上的价格也比较昂贵,卖到100元左右,只有一家店铺是卖29.9元,应该是自己开发的。五、Leonardo

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    Arduino Leonardo的处理器核心是ATmega32u4,同时具有20路数字输入/输出口(其中7路可作为PWM输出,12路模拟输入),一个16MHz晶体振荡器,一个USB接口,一个电源插座,一个ICSP header和一个复位按钮。这款板的外形尺寸和UNO几乎是一样的,不过由于ATmega32u4这款MCU已经自带USB接口了,所以不需要像UNO那需要有2个芯片或是使用专用的USB转串口芯片。

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  • TL494应用电路

    2012-08-28 12:27:16
    TL494是一款常用的开关电源PWM波控制芯片
  • 因此,作为开关电源的设计者,有必要熟悉各种PWM的集成芯片的性能差别,才能在设计的时候灵活应用。下面主要针对常用的SG3524与SG3525两种芯片进行对比分析。1 SG3524与SG3525 SG3524是定频PWM电路,采用16引脚...
  • 在很多逆变器中,前级DC-DC部分不需要调压,调压的任务交给后级SPWM部分,更有一些电源,根本不需要对电压进行调整....下面将分以常用PWM芯片SG3525A和TL494和大家探讨开环状态下简易软开关的实现方法。
  • BUCK & BOOST 电路图 第三篇

    千次阅读 2019-04-18 13:16:26
    1、UC3842 是电流控制性脉宽调制芯片,这个芯片集成了振荡器、高温补偿误差放大器、电流检测比较器、输入和基准欠电压锁定电路、PWM锁存器电路。其应用领域为 开关电源、工业电源、电压反馈电路设计、反激开关电源...
    BUCK电路和BOOST电路对比

     

     常用的BUCK应用电路用到的IC有:

    1、UC3842 是电流控制性脉宽调制芯片,这个芯片集成了振荡器、高温补偿误差放大器、电流检测比较器、输入和基准欠电压锁定电路、PWM锁存器电路。其应用领域为 开关电源、工业电源、电压反馈电路设计、反激开关电源设计。(被TI收购)

    2、SG3525 是通用很强的单片集成PWM控制芯片,输出驱动为推拉输出形式、增加了驱动能力、内部有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器、过流保护功能、频率可调、能限制最大占空比。其应用领域为 开关电源、直流变换器、逆变器设计、脉冲宽度调制。(美国硅通用半导体公司)

    3、TL431 是可控精密稳压源。他的输出电压用两个电阻就可以任意设置范围是Vref (2.5v)到36V中间的任意值。该器件的典型动态阻抗是0.2Ω,在很多应用中替代稳压二极管,例如数字电压表、运放电路、可调压电源、开关电源等。应用领域 电平值转换、充电器、开关电源、适配器、DVD、电视机。(美国TI生产)

    BUCK电路因为只有一个电感,没有变压器,输入与输出不隔离,这就存在一个风险,一旦功率开关损坏电路,输入电压将直接加载到负载电路;BUCK电路只有一路输出,如果输出电压是5V,还需要3V3时候,则要加后续调节器,BUCK电路在多路输出时是这样应用的。

    常用的BOOST应用电路用到的IC有:

    1、UC3842 工作电压是16V-30V,工作电流大约15mA; 公司是美国公司unitrode生产的,后来公司被TI收购;

    2、TPS61200、TPS61230 ,TI公司生产;

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  • 浅谈脉冲驱动变压器

    2021-01-13 00:27:22
     在开关电源设计中有较常用的电路拓扑:外驱BUCK、外驱BOOST、推挽、半桥、全桥、双管反激、双管正激等,这些电路拓扑中的开关管需要浮地、或互补、或同频同相同幅驱动,在手头只有较常规的单输出PWM控制芯片,又不...
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  • 红外通信

    2020-05-17 22:14:27
    常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制(PWM)和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制(PPM)两种方法 2.有发射端和接收端,所以就会对应有编码电路和解码电路 3.红外常用的载波频率是35kHz 原理图...
  • 开关式集成块

    2020-11-16 12:29:26
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空空如也

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常用pwm电源芯片