- 2024-09-14
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线性稳压器和开关稳压器
通过DC/DC转换器实现电压稳定的装置被称为电压稳压器。
按转换方式,电压稳压器分为线性稳压器和开关稳压器2种类型。
线性稳压器
因工作时输入与输出的关系呈线型,故被称为"线性稳压器"。
因输入与输出间串联有控制元件,有时也被称为"串联稳压器"。
通过控制元件降压,因此输入与输出的电压差(降压程度)越大损耗就越大,效率也越低。
因此适用于小功率的电源。
优点
缺点
电路简单
外接部件少
噪音小
效率低
发热大
仅降压型转换器
开关稳压器
接通开关元件(MOSFET),从输入端向输出端供电,直至输出电压达到所需电压。
输出电压达到规定值后,开关元件即关闭,不再消耗输入功率。
通过高速重复这一动作,将输出电压调节到规定值。
优点
缺点
效率高
发热小
可实现升压/降压/负电压的转换
外置部件多
设计困难
噪音大
一般的引脚构成
线性稳压器基本上由VIN (输入)、VO (输出)、GND (接地)三个引脚构成。
在输出可变的线性稳压器上添加了用于反馈输出电压的FB(反馈引脚)。
简单来说,电压固定型是内置了电压可变型的外接电阻的稳压器。
内部电路
线性稳压器的内部电路概要如下图所示。
其工作原理与反相放大电路相同,误差放大器的非反相引脚(FB)电压与基准电压 (VREF) 相同,因此输出电压值(VO)由两个电阻(R1和R2)的阻值比决定。
Vo=[ (R1+R2) / R2 ] x VREF
下图的输出晶体管为MOSFET,不过也有使用双极晶体管的产品。
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开关电源EMI设计经验
开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等,外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。
1.开关电源的EMI源
开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等,外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。
(1)功率开关管
功率开关管工作在On-Off快速循环转换的状态,dv/dt和di/dt都在急剧变换,因此,功率开关管既是电场耦合的主要干扰源,也是磁场耦合的主要干扰源。
(2)高频变压器
高频变压器的EMI来源集中体现在漏感对应的di/dt快速循环变换,因此高频变压器是磁场耦合的重要干扰源。
(3)整流二极管
整流二极管的EMI来源集中体现在反向恢复特性上,反向恢复电流的断续点会在电感(引线电感、杂散电感等)产生高 dv/dt,从而导致强电磁干扰。
(4)PCB
准确的说,PCB是上述干扰源的耦合通道,PCB的优劣,直接对应着对上 述EMI源抑制的好坏。
2.开关电源EMI传输通道分类
(一). 传导干扰的传输通道
(1)容性耦合
(2)感性耦合
(3)电阻耦合
a.公共电源内阻产生的电阻传导耦合
b.公共地线阻抗产生的 电阻传导耦合
c.公共线路阻抗产生的电阻传导耦合
(二). 辐射干扰的传输通道
(1)在开关 电源中,能构成辐射干扰源的元器件和导线均可以被假设为天线,从而利用电偶极子和磁偶极子理论进行分析;二极管、电容、功率开关管可以假设为电偶极子,电 感线圈可以假设为磁偶极子;
(2)没有屏蔽体时,电偶极子、磁偶极子,产生的电磁波传输通道为空气(可以假设为自由空间);
(3)有屏蔽体时,考虑屏蔽体的缝隙和孔洞,按照泄漏场的数学模型进行分析处理。
3.开关电源EMI抑制的9大措施
在开关电源中,电压和电流的突变,即高dv/dt和di/dt,是其EMI产生的主要原因。实现开关电源的EMC设计技术措施主要基于以下两点:
(1)尽量减小电源本身所产生的干扰源,利用抑制干扰的方法或产生干扰较小的元器件和电路,并进行合理布局;
(2)通过接地、滤波、屏蔽 等技术抑制电源的EMI以及提高电源的EMS。
分开来讲,9大措施分别是:
(1)减小dv/dt和di/dt(降 低其峰值、减缓其斜率)
(2)压敏电阻的合理应用,以降低浪涌电压
(3)阻尼网络抑制过冲
(4)采用软恢复特 性的二极管,以降低高频段EMI
(5)有源功率因数校正,以及其他谐波校正技术
(6)采用合理设计的电源线滤波器
(7)合理的接地处理
(8)有效的屏蔽措施
(9)合理的PCB设计
4.高频变压器漏感的控制
高频变压器的漏感是功率开关管关断尖峰电压产生的重要原因之一,因此,控制漏感成为解决高频变压器带来的EMI首要面对的问题。
减小高频变压器漏感两个切入点:电气设计、工艺设计!
(1)选择合适磁芯,降低漏感。漏感与原边匝数平方成正比,减小匝数会显著降低漏感。
(2)减小绕组间的绝缘层。现在有一种称之为“黄金薄膜”的绝缘层,厚度20~100um,脉冲击穿电压可达几千伏。
(3)增加绕组间耦合度,减小漏感。
5.高频变压器的屏蔽
为防止高频变压器的漏磁对周围电路产生干扰,可采用屏 蔽带来屏蔽高频变压器的漏磁场。屏蔽带一般由铜箔制作,绕在变压器外部一周,并进行接地,屏蔽带相对于漏磁场来说是一个短路环,从而抑制漏磁场更大范围的 泄漏。
高频变压器,磁心之间和绕组之间会发生相对位移,从而导致高频变压器在工作中产生噪声(啸叫、振动)。为防止该噪声,需要对变 压器采取加固措施:
(1)用环氧树脂将磁心(例如EE、EI磁心)的三个接触面进行粘接,抑制相对位移的产生;
(2)用“玻璃珠”(Glass beads)胶合剂粘结磁心,效果更好。
规律一、EMC费效比关系规律: EMC问题越早考虑、越早解决,费用越小、效果越好。
在新产品研发阶段就进行EMC设计,比等到产品EMC测试不合格才进行改进,费用可以大大节省,效率可以大大提高;反之,效率就会大大降低,费用就会大大增加。
经验告诉我们,在功能设计的同时进行EMC设计,到样板、样机完成则通过EMC测试,是最省时间和最有经济效益的。相反,产品研发阶段不考虑EMC,投产以后发现EMC不合格才进行改进,非但技术上带来很大难度、而且返工必然带来费用和时间的大大浪费,甚至由于涉及到结构设计、PCB设计的缺陷,无法实施改进措施,导致产品不能上市。
规律二、高频电流环路面积S越大, EMI辐射越严重。
高频信号电流流经电感最小路径。当频率较高时, 一般走线电抗大于电阻,连线对高频信号就是电感,串联电感引起辐射。电磁辐射大多是EUT被测设备上的高频电流环路产生的,最恶劣的情况就是开路之天线形式。对应处理方法就是减少、减短连线,减小高频电流回路面积,尽量消除任何非正常工作需要的天线,如不连续的布线或有天线效应之元器件过长的插脚。
减少辐射骚扰或提高射频辐射抗干扰能力的最重要任务之一,就是想方设法减小高频电流环路面积S。
规律三、环路电流频率f越高,引起的EMI辐射越严重,电磁辐射场强随电流频率f的平方成正比增大。
减少辐射骚扰或提高射频辐射抗干扰能力的最重要途径之二,就是想方设法减小骚扰源高频电流频率f,即减小骚扰电磁波的频率f。
- 2024-09-12
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马上中秋了,大家中秋都吃那种月饼?
现在的月饼,还有其他所谓的美食,人工科技整的太过了。总也找不到小时候的那种味道了。
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保险丝选型
相同额定电压、电流、延时类型(慢断/快断)的保险丝,有方形、陶瓷、玻封、贴片等不同类型,还有高分断和低分断,那一个电源使用哪种保险丝是怎样决定的?
- 2024-08-09
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3 个人干 5 个人的活拿 4 个人的工资,你同意吗?
减员增效玩得6,关键现在社会已经默认允许这样做,原本5个人的岗位,现在要开掉2个,要被开掉的2个为了不被开掉就会自己降低待遇争取这份工作,这样不断恶性循环,最后失业的越来越多,而侥幸有工作的人干着比以前更多的活待遇确并不会比之前高
- 2024-08-01
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>>征集 | 使用 MCU,哪些问题最令你头大?
MCU选型是一个综合考虑多方面因素的过程,其核心在于满足项目需求并确保性价比。首要考虑的是功能需求,包括所需的接口、RAM和ROM容量等。此外,封装类型也是重要的考虑因素,如BGA、QFP等,需根据项目需求选择合适的封装。
同时,开发资源、技术支持、供货交期、价格以及厂家的售后服务和库存情况也是不可忽视的因素。对于特定应用,如车规级MCU,还需考虑环境要求、可靠性、供货周期以及重新认证要求等车规级特有的标准。
芯片选型还要看这几个维度:
1、看flash和ram容量、余量
2、看管脚数量够不够
3、看运算能力,主频多少
4、看通讯接口资源够不够—为了保证开发效率一定要选择带硬件接口的,不用软件模拟的
5、看是否带fifo或者DMA—需要处理大量数据时必须带
- 2024-07-19
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颁奖:泰克 MSO6B 探索营:设计资源集锦
恭喜恭喜。电子工程世界的活动还是非常不错滴。
- 2024-07-18
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[酱香科技]今天小弟抢中一瓶2499酱香科技
茅台用时方恨少……
后悔当初没有积极抢茅台
淡定淡定
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总是莫名其妙的熬夜
长期熬夜会打乱生物钟,影响身体的正常代谢和免疫系统,导致疲劳、记忆力下降、皮肤变差等一系列健康问题。而且,熬夜后的第二天,往往精神萎靡,工作和学习效率大打折扣,形成一个恶性循环。每一次熬夜都是对身体的一次透支,是对未来健康的一次潜在威胁。
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为什么科技总是抢我们的饭碗?
随着科技的高速发展和进步,未来会有更多的岗位将被人工智能所取代,特别是劳动密集性企业,所以从现在开始我们一定要好好学习天天向上,千万不要被AI替代了我们!
在我上学那会儿,说21世纪的文盲是不懂计算机的。而现在来看,10后00后又有几个懂计算机的?很多人可能就在学校里的微机课里摸过吧。但是他们一说起手机来,是比任何人都溜。
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昨天半夜,家里突然传来了陌生人的声音!
让央视的《走进科学》的专家给分析下到底是咋回事儿,估计能拍两期。。。
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“萝卜快跑”无人驾驶出租车来了,是机遇还是挑战?
前途是光明的,道路是曲折的。大家要用发展的眼光去看待新事物。支持萝卜快跑,科技改变生活,方便造福市民出行!
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解读汽车照明LED灯因高温引起的光衰问题
LED灯的散热分析,怎么还放了一张显卡的照片?
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极狐获投1000亿!
真是,不拿国家和老百姓的钱当钱啊。
- 2024-07-17
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分享: 国内外电动汽车整车控制器(VCU)性能指标及设计思路
比亚迪有吗
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新能源汽车整车控制系统工作原理
现在电池管理的部分功能也集成到VCU里了。