對(duì)于現(xiàn)在一個(gè)電子系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，電源部分的設(shè)計(jì)也越來(lái)越重要，我想通過(guò)和大家探討一些自己關(guān)于電源設(shè)計(jì)的心得，來(lái)個(gè)拋磚引玉，讓我們?cè)陔娫丛O(shè)計(jì)方面能夠都有所深入和長(zhǎng)進(jìn)。

　�。瘢保喝绾蝸�(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)于整個(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。同時(shí)，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)多過(guò)低，造成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。

　�。瘢玻喝绾芜x擇合適的電源實(shí)現(xiàn)電路

　�。幔睿螅鳎澹颍焊鶕�(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。一般對(duì)于弱電部分，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，但紋波大，實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜，調(diào)試比較煩瑣等等。

　　ｑ３：如何為開關(guān)電源電路選擇合適的元器件和參數(shù)

　�。幔睿螅鳎澹颍汉芏嗟奈词褂眠^(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�。欤幔铮酰魡�(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，也簡(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)，所以一般都會(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，還有來(lái)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，這些的選擇基本上就是要滿足一個(gè)性能和成本的平衡，比如高的開關(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），但是高的開關(guān)頻率會(huì)增加干擾和對(duì)ｍｏｓｆｅｔ的開關(guān)損耗，從而效率降低。使用低的開關(guān)頻率帶來(lái)的結(jié)果則是相反的。

　　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，小的ｅｓｒ可以減小輸出紋波，但是電容成本會(huì)增加，好的電容會(huì)貴嘛。開關(guān)電源控制器驅(qū)動(dòng)能力也要注意，過(guò)多的ｍｏｓｆｅｔ是不能被良好驅(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的。

　　ｑ４：如何調(diào)試開關(guān)電源電路

　�。幔睿螅鳎澹颍河幸恍┙�(jīng)驗(yàn)可以共享給大家

　�。保骸‰娫措娐返妮敵鲚敵鐾ㄟ^(guò)低阻值大功率電阻接到板內(nèi)，這樣在不焊電阻的情況下可以先做到電源電路的先調(diào)試，避開后面電路的影響。

　�。玻骸∫话銇�(lái)說(shuō)開關(guān)控制器是閉環(huán)系統(tǒng)，如果輸出惡化的情況超過(guò)了閉環(huán)可以控制的范圍，開關(guān)電源就會(huì)工作不正常，所以這種情況就需要認(rèn)真檢查反饋和采樣電路。特別是如果采用了大ｅｓｒ值的輸出電容，會(huì)產(chǎn)生很多的電源紋波，這也會(huì)影響開關(guān)電源的工作的。

　　接地技術(shù)的討論

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　�。幔睿螅鳎澹颍航拥丶夹g(shù)的引入最初是為了防止電力或電子等設(shè)備遭雷擊而采取的保護(hù)性措施，目的是把雷電產(chǎn)生的雷擊電流通過(guò)避雷針引入到大地，從而起到保護(hù)建筑物的作用。同時(shí)，接地也是保護(hù)人身安全的一種有效手段，當(dāng)某種原因引起的相線（如電線絕緣不良，線路老化等）和設(shè)備外殼碰觸時(shí)，設(shè)備的外殼就會(huì)有危險(xiǎn)電壓產(chǎn)生，由此生成的故障電流就會(huì)流經(jīng)ｐｅ線到大地，從而起到保護(hù)作用。隨著電子通信和其它數(shù)字領(lǐng)域的發(fā)展，在接地系統(tǒng)中只考慮防雷和安全已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求了。比如在通信系統(tǒng)中，大量設(shè)備之間信號(hào)的互連要求各設(shè)備都要有一個(gè)基準(zhǔn)‘地’作為信號(hào)的參考地。而且隨著電子設(shè)備的復(fù)雜化，信號(hào)頻率越來(lái)越高，因此，在接地設(shè)計(jì)中，信號(hào)之間