電路板供電系統應該如何設計

2020-11-26 電子發燒友

電路板供電系統應該如何設計

發表於 2019-05-24 10:04:49

　　電路板供電系統應該如何設計

　　我們在設計嵌入式產品時，在了解需求後，首先要設計的就是產品的供電系統，不管是產品，還是晶片IC，供電都是必不可少的。設計電路板供電系統時，首先要考慮的就是各個模塊需要的供電電壓和電流，可以籠統的說成需要多大的功率。電路板供電通常會用到兩種電，分別是強電和弱電。這裡的弱電就是低於人體的安全電壓36V電壓的電，強電自然就是指高與36V的，但是平時我們說的強電通常意味著就是220V交流電。對於強電我們可以直接從市電220V取得。對於弱電，我們可以購買市場上相應的電源適配器模塊，當然也可以直接設計適配器。

　　

　　筆記本電腦電源適配器

　　比如我們手機和筆記本電腦的供電就是先由外部一個電源適配器供電，然後產品內部有各種電壓值的供電系統。所以設計嵌入式供電系統的思路就是，強電到單一弱電、單一弱電到各種弱電壓（比如，3V，5V），當然也可以從強電到各種單一弱電壓。

　　對於電系統而言，供電系統是必須的，對嵌入式也一樣，嵌入式系統所要求的的電源比較低，一般為5V，3.3V，2.2V甚至1.8V。下面分情況介紹一下。

　　5V的嵌入式系統

　　對於51內核的單片機而言，其供電是5V的，需要將輸入電源轉換為5V。常用的降壓晶片比較多，如常用的7805，LM2596，LM1117-5V等。7805的轉換效率較低，負載電流較大時需要加裝散熱片，LM2596價格稍微高一點，這裡推薦LM1117-5V。LM117-5最大輸入電壓為5V，最大輸出電流為800mA。

　　

　　3.3V的嵌入式系統

　　轉3.3V的晶片比較常用的是LM1117-3.3，該晶片同LM1117-5是同一個系列的，輸入最大為20V，輸出電流最大800mA。

　　

　　對於2.2V或者1.8V的供電系統，也可以參考LM1117系列的晶片。

　　AD採樣電壓設計

　　再介紹一下AD採樣參考電壓的設計，AD在採樣時需要用到參考電壓，很多晶片的參考電壓和供電電壓引腳是連在一起共用的，對於較高端的單片機，其參考電壓引腳是分開的，下面以TL431為例介紹一下。

　　

　　上圖中所搭建的TL431的輸出電壓是可調的，通過改變R67和R66的電阻值可以輸出不同的電壓，參考電壓不超過供電電壓，而且不需要太大的輸出電流以上電路比較適用。

　　電源模塊是所有嵌入式系統中的極其重要的一個部分，也是系統工作是否正常運行的基礎單元。目前常見的嵌入式系統，如果是民用產品還比較好弄，而對於特殊場合（例如需要單片機、晶振、包括電源模塊自己、貼片電容、貼片電阻等等），需要長期工作在+165℃情況下，估計使用不到幾天就徹底報廢了。

　　

　　一個好的嵌入式電源模塊不僅僅要求它具有較寬的輸入電壓能力，還要它對外部電壓有較大的輸出電流或負載能力，以確保當外部供電電源出現較大的波動與衝擊時不會破壞單片機系統的損壞。 一般嵌入式系統電路板供電系統，都首先採用電源適配器，將市電220V交流電壓轉換成直流電壓，在得到的直流電壓作為系統的實際輸入電壓。本人公司所使用的直流輸入電壓幅度比較大，要求DC120~250V之間連續可調，所以對電源適配器的要求都很高，而DC/DC直流電源模塊也隨之要求高。要想單片機正常工作與其他配套的執行單元都有不同的電壓等級，±12V、9V、5V、3.3V、1.8V。

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