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电源设计的技术

Q1：如何来评估一个系

统的电源需求
Answer：对于一个实际

的电子系统，要认真的

分析它的电源需求。不

仅仅是关心输入电压、

输出电压和电流，还要

仔细考虑总的功耗、电

源实现的效率、电源部

分对负载变化的瞬态响

应能力、关键器件对电

源波动的容忍范围以及

相应的允许的电源纹波

，还有散热问题等等。

功耗和效率是密切相关

的，效率高了，在负载

功耗相同的情况下总功

耗就少，对降低整个系

统的功率预算就非常有

利了（对比LDO和开关

电源，开关电源的效率

要高一些）。值得注意

的是，评估效率不仅仅

是看在满负载的时候电

源电路的效率，还要关

注轻负载的时候效率水

平[2]  。
至于负载瞬态响应能力

，对于一些高性能的

CPU应用就会有严格的

要求，因为当CPU突然

开始运行繁重的任务时

，需要的启动电流是很

大的，如果电源电路响

应速度不够，造成瞬间

电压下降过多，导致

CPU运行出错。
一般来说，要求的电源

实际值多为标称值的±

5%，所以可以据此计算

出允许的电源纹波，当

然要预留余量的。
散热问题对于那些大电

流电源和LDO来说比较

重要，通过计算也是可

以评估是否合适的。
Q2：如何选择合适的电

源实现电路
Answer：根据分析系统

需求得出的具体技术指

标，可以来选择合适的

电源实现电路了。一般

弱电部分，包括了LDO

（线性电源转换器）、

开关电源电容降压转换

器和开关电源电感电容

转换器。相比之下，

LDO设计zui易实现、输

出纹波小，但缺点是效

率有可能不高、发热量

大、可提供的电流相较

开关电源不大等等。而

开关电源电路设计灵活

、效率高，但存在纹波

大、实现比较复杂、调

试比较烦琐等缺点。
Q3：如何为开关电源电

路选择合适的元器件和

参数
Answer：很多的未使用

过开关电源设计的工程

师会对它产生一定的畏

惧心理，比如担心开关

电源的干扰问题、PCB 

layout问题、元器件的

参数和类型选择问题等

。其实只要了解了，使

用一个开关电源设计还

是非常方便的。
一个开关电源一般包含

有开关电源控制器和输

出两部分，有些控制器

会将MOSFET集成到芯片

中去，这样使用就更简

单了，还简化了PCB设

计，但是设计的灵活性

就减少了一些。
开关控制器基本上就是

一个闭环的反馈控制系

统，一般都会有一个反

馈输出电压的采样电路

以及反馈环的控制电路

。因此这部分的设计在

于保证精确的采样电路

、控制反馈深度，因为

如果反馈环响应过慢的

话，对瞬态响应能力是

会有很多影响的。
而输出部分设计包含了

输出电容、输出电感以

及MOSFET等等，这些元

件的选择基本上要满足

一个性能和成本的平衡

：高的开关频率就可以

使用小的电感值（意味

着小的封装和便宜的成

本），但是较高的开关

频率会增加干扰和增大

MOSFET的开关损耗，使

效率降低；低的开关频

率带来的结果则恰好相

反。

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