PCB設計中需要考慮的電源因素

我們經常讓我們的老朋友先驅感謝為我們的持續(xù)成功和未來發(fā)展奠定基礎。這些老派設計師只有理論和信心來推動他們的設計，或者更具體地來說，推動他們的失敗。但正如眾多明智的人所說，每次失敗只不過是發(fā)現(xiàn)如何不做某事。然而，隨著失敗的發(fā)現(xiàn)也取得了成功的發(fā)現(xiàn)！

在PCB設計中花費數(shù)小時，數(shù)天甚至數(shù)月時，您可能已經跳過了不斷發(fā)展的關鍵部分，無論如何 - 改變PCB的難題;功率。在復雜的難題中，我們正在考慮整個PCB設計，功率分配也可能是一個完全獨特且同樣復雜的難題。

直流電源和開關電源：您需要了解的內容

請稍等一下，我們將審查開關電源的拓撲結構。應該注意的是，在某些情況下線性電源可能比開關受益更多，但在這個技術進步的時代，開關模式電源設計的成本和復雜性顯著降低，使我們凡人都可以合并這些網絡進入我們的設計。

開關電源通常由多個階段組成。這些級包括一個負責濾波和整流為直流輸入的輸入級，一個反相級，它接收現(xiàn)在的直流輸入并將其轉換回更高頻率的交流輸入，以及一個濾波和整流輸出的輸出級。如果需要隔離設計，可以在整流器和輸出級之間放置一個變壓器。

現(xiàn)在我們已經對開關模式電源進行了表面級定義，我們將深入研究各種拓撲結構。您可能會選擇為自己的PCB供電！

開關模式電源的拓撲類型

有幾種拓撲結構可供選擇您可以根據(jù)PCB的特定需求進行選擇，這些都需要自己的成本和收益。單獨了解它們以及它們的優(yōu)勢將使您能夠更好地選擇適合您設計需求的開關模式電源拓撲。

降壓：降壓轉換器是最便宜，最簡單和最簡單的設計之一。雖然不適用于隔離電源，但它是DC-DC降壓的理想選擇。憑借其高效率，它非常適合高功率應用，并且只需要使用單個電感器（用于單相應用），盡管可以將特殊電感器集成到多相應用的設計中。

< p>這種拓撲結構的缺點是它的輸入電流不連續(xù)，可能產生高于所需的EMI輻射。但是，這可以通過適當?shù)臑V波元件（如模式和濾波器扼流圈）來緩解。

升壓：與降壓拓撲類似，當升壓電路的主要功能是升壓時，升壓電路不適用于隔離電源。 DC-DC電源而不是下降。然而，與降壓拓撲結構不同，升壓具有連續(xù)輸入功率，使其成為功率因數(shù)校正電路的理想選擇。同樣，可以使用特殊電感來滿足多階段項目。

降壓 - 升壓：顧名思義，降壓/升壓是上述兩種拓撲的混合，允許用于升壓或降低直流電源。這是需要可變電壓輸入網絡的電池供電應用的理想選擇。這種拓撲結構的缺點是輸出電壓是反轉的，但有一點魔力，可以對設計進行調整。此外，驅動電路中的復雜性導致開關中缺少接地，顯然應該更加小心。

< p> 您的電源可以根據(jù)您的特定設計需求而變化。

SEPIC和Cuk：再次，非常適合電池供電的應用，這個網絡可以升級或降低直流電源，但與降壓 - 升壓拓撲不同，SEPIC和Cuk拓撲結構不會反轉輸出級。電容器以及兩個電感器用于儲能。這些電感器可以是兩個獨立的元件，也可以是單個耦合電感器。此外，電容器可以作為有限的隔離設計，提供一些保護。

反激式：基本上作為降壓 - 升壓設計的隔離版本，反激式拓撲使用變壓器作為存儲電感。將變壓器集成到設計中還可以通過“簡單地”調節(jié)次級繞組的匝數(shù)比來調節(jié)輸出電壓。如果變壓器有足夠的空間，則可以實現(xiàn)多路輸出。

這種簡單的隔離電源非常適合低功耗應用。由于此處的變壓器充當存儲電感器，因此無需額外的電感器，這使其成為一種非常受歡迎且經濟高效的設計。

前進：正向電源設計只需降壓設計即可使用孤立的變壓器。但同樣，這種設計更適合低功耗應用。在輸出級上使用單獨的電感器，該設計不適合更高的電壓輸出。雖然不適合高電壓，但在需要高電流應用時，非脈動輸出更適合超過15A的電流。

推挽：利用兩個初級繞組產生雙驅動電路推挽式電源設計比反激式或前向式設計提供更高的效率。這種拓撲結構可以擴展到更高功率的應用，但必須更加注意開關控制。如果兩個開關同時接通，則非常大的電流可以通過設計射擊，否則可能會損壞或破壞（絕不會在PCB設計中聽到您想要聽到的字樣）。然而，如果正確實現(xiàn)，開關的壓力仍然非常高，這使得該設計不適用于高壓和功率因數(shù)校正電路。

半橋：與推挽設計類似，半橋拓撲結構可以為了更高功率應用而擴展（并且基于前向拓撲），可能會發(fā)生類似的切換問題。然而，并且有利地，開關應力源等于輸入電壓，使其更適合于更高電壓的應用。另一方面，輸出電流遠高于推挽式拓撲，使其不適合高電流應用。

諧振LLC：使用諧振技術降低開關損耗，諧振LLC拓撲結構可擴展以及更高的功率水平。雖然由于諧振回路需要持續(xù)通電而不適合待機功率模式應用，但優(yōu)勢在于輸入電壓范圍。這種設計的缺點在于復雜性和相關成本的增加。

無論是高壓還是低壓，高功率或低壓，或高電流或低壓，選擇合適的設計的拓撲結構可以根據(jù)生產和制造目標的要求了解設計的所有要求。

確保您的高功率設計具有合適的電源以使其保持運行。

PCB設計和電源因素

無論您選擇哪種拓撲結構來運行PCB設計，在拓撲結構中都會出現(xiàn)明顯的因素?？紤]到空間，成本，制造和采購的復雜性，測試，底盤要求等一般性的考慮因素都應該包含在“簡單”的電源要求之外。