【硬件】对电源模块的梳理2.0（含LDO参数详解、DCDC参考设计）

本篇可参考【硬件】对电源模块的梳理（包括DC-DC、LDO等不同芯片应用电路）一起享用

举例

一、LDO关键的性能参数

1、最小压降（Dropout voltage）

2、输入电压

3、输出电流

4、热阻参数

5、纹波/噪声

6、瞬态响应

7、LDO的电容

8、优秀LDO赏析

二、DC-DC模块设计（12V-5V)

1、开关电源原理

2、物料选型

3、电路设计

三、杂

四、电源中的电容

1、电容的基础知识

五、电源中的电感

1、直插和贴片

2、参数

3、屏蔽和非屏蔽

先来看一下电源的几个主要参数以及DC-DC和LDO的区别

举例

12V和3.3V之间的压差（8.7V）都是Q1（调整管）来抗的。

输入输出电流相同，所以在Q1就有8.7W的功率（即LDO的热耗散功率），而在后面只有3.3W的功率。

这个电路的效率=输出功率/输入功率=输出电压/输入电压

AMS1117

一、LDO关键的性能参数

1、最小压降（Dropout voltage）

越小越好，但越小越贵

2、输入电压

插头插到你的电路上的时候，瞬间，这个5V不是5V，它是有一个振铃的

因为这根导线就是一个电感，插到系统的时候它会发生震荡，电压就可能会翻倍，最高瞬态值

振铃

浅谈开关电源中的振铃 - 知乎 (zhihu.com)

3、输出电流

和电压差有关系，说白了就是，电压差越大，它需要消耗的功率越大，它散热条件越差，它能够输出的电流就会快速的变小，如图：

4、热阻参数

为什么我压差大的时候，或者电流大的时候不好用LDO呢？

因为耗散功率大的时候，芯片会发热

如何解决散热：

1、肚皮下做些过孔，大面积铺铜去散热

2、外面直接贴一个散热片上去

3、开窗

5、纹波/噪声

由于直流稳定电源的电压波动而造成的一种现象，因为直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的，这就不可避免地在直流稳定量中多少带有一些交流成份，这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波。

6、瞬态响应

DCDC电源负载瞬态响应分析

当我电流突变的时候，输出电压扛不住它会往下跌，因为它的系统反应不过来电压就会跌，跌完之后呢系统赶紧调整调整管，给后面供电才把电压给补回来。（电流增大，引起输出电压下降）

电流突然消失的时候，电压往上涨，是因为我们电路那个调整管的反馈回路是有一定的时间常数的，当电流消失，没来得及反应，还在给后面供电，电压就蹦上去了，然后又赶紧调整调整管，使电压回落。（电流减小，引起输出电压上升）

上升和下降的范围就是我们用来表征一个电源的瞬态响应的性能。

对于数字电路：100ns。10MHz（数字逻辑开关速度）

模拟电路：1us。

输出电容不是越大越好，输出电容越大，调整的时间越长；输出电容太小，瞬态响应时间又很短，电压就会波动

如何抑制，抹平是不可能的。高频电解电容？

7、LDO的电容

不能乱用！！

要用钽电容，不要用陶瓷电容，因为陶瓷电容的内阻比较低，会让这个电路不一定稳定

如果陶瓷电容就可以，那么钽电容、电解电容更加可以了。

如果用错了，LDO就会自己在那震荡，就是散热散着散着在那波动，大部分可能是你的电容出了问题。

8、优秀LDO赏析

二、DC-DC模块设计（12V-5V)

1、开关电源原理

电容：储能、滤波；电容两端的电压不能突变

电感：限制电流大小，又不消耗能量；电感上的电流不能突变

2、物料选型

电源芯片

芯片的开关频率

电感

输入电容

输出电容

总结：看手册，计算

3、电路设计

PCB

通顺

防干扰

能量大，周期性的开关，产生很多的电磁干扰

左上角都是信号，电流比较小，直流电，不会产生干扰

三、杂

TVS要和自恢复保险一起用的。TVS起保护的时候会短路（当成是高速的稳压二极管就行），这时候再有个自恢复保险配合一下就很好。不过还是建议分开供电比较安全。

楼上建议ldo给单片机供电是比较合理的，如果是驱动电机这样的负载建议选专门的驱动芯片，不然启动时大电流容易造成大的电压尖峰，烧掉后端电路

入口木有TVS，没有热敏（或者自恢复保险），对于单独的模块，这是嫌死的不够快。

瞬态响应这个东西和环路设计息息相关，参数、反馈形式、反馈点选择和布板都有关系。（反馈环路和磁性器件是开关电源的两大难点，当然DCDC的磁性元件要简单多了）

四、电源中的电容

1、电容的基础知识

达到法拉级别的电容，被称为超级电容，它对标的是电池。

电容器的工作原理：

在两个电极之间施加电压，电荷在电场中受力而移动，而电极之间的介质阻碍了电荷的移动，导致电荷在此滞留。换一个角度，“滞留”意味着“存储”，意即电容器是存储电荷的容器。

电容的频率特性：

电源， 经常会在电解电容（100uF）边上，并联一个小的陶瓷电容（100nF），去弥补它在高频特性的不足，帮它去滤掉一些高频特性，或者说补偿了电解电容的电感特性ESL。提高输出电容的谐振点，保证输出电容可以在更宽的频率范围内工作。

2、参考设计规则

Cin放置在Vin和GND之间：为了与上管、下管组成的闭合回路面积越小越好。

二极管的阳极靠近GND，使得它与GND组成的回路面积越小越好。

电压低：肖特基二极管

电压高：快恢复二极管

芯片下面打几个过孔，内径小于15mil，防止漏锡，为了散热。

Cout大容量的靠近芯片，小容量的远离芯片。

Cin大容量的远离芯片，小容量的靠近芯片。

五、电源中的电感

1、直插和贴片

精度

2、参数

3、屏蔽和非屏蔽

对周围的电路产生干扰，产生纹波

指路：b站唐老师讲电赛和工科男孙老师，自学用，侵删