常用电子电路设计ppt课件

适用场合
① 在 电 ② ③使 变 压 大 对用 压 调 功 调市 器 整 率 整经 电 效电整压率为流调要供电整求电路不电后高源第的一产级品，①②③④使小多调用功路整电率电效池电源率为压分有供 调 离 一电 整 定电 要源 求的产品
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线性稳压源器件选择
• 器件选择的注意点
– VIN/VOUT端电压及纹波 – 功耗：最大功率，静态电流
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PCB设计
• PCB设计： • 布局紧凑，走线粗短(阻抗小，电流大) • 开关电路屏蔽和隔离 • 反馈取样端与开关电路部分隔离 • 尽可能多的铺铜做散热和屏蔽
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实例
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PCB设计
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电荷泵(Charge Pump)
电荷泵基本工作原理
Cycle1: Cx充电，V(Cx) = Vin
Cycle2: 输出，Vout=Vin+V(Cx)=2Vin
• 串联二极管
– 正向压降小：肖特基二极管，锗管 – 正向平均电流 – 反向恢复时间(Trr)：远低于开关振荡周期
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DC-DC元件选型
• 储能电感：
– 指定电感量：等效阻抗小(Q值高) – 最大工作电流 – 工作频率 – 封装：Shielded方式EMC兼容性佳
• 储能电容：
– Low ESR：提升效率
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DC-DC稳压电源比较表
功能 输出纹波
效率 成本
LDO 降压 小 较低 低
DC-DC 升/降压
大 高 高
Charge Pump 升压 中等 较高 较高
适用场合
压差小，输出 电流较小(功率 小)，纹波小
压差大，效率 要求高
2~3倍压，小电 流
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晶体振荡电路
• 晶振的作用：为系统提供基本时钟信号
• 传统三端稳压器与LDO的比较
输入电压范围 抗噪能力
输入/输出压差 功耗
输出精度 静态耗电
传统三端稳压器LM7805 最高35V
73dB(Fairchild LM7805) 高(Typ. 2V) 大 (>2W) ±2% ~ ±4% 5毫安
LDO CE6201 12V
63dB(LP2981),45dB(LP2985) 低(最低150mV) 小(250~500mW) ±1% ~ ±2% 5微安
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电荷泵典型应用电路
• 特点：
– Vout通常在Vin 2~3倍 – Iout供电能力不高(<100mA)
• 元件选型：
– Cx: Low ESR (X7R)，容量根据 IC Datasheet选型
– Cin: ≥ 2Cx – Cout: ≥ 10~50 Cx
• PCB设计
– Cx靠近IC，走线短而粗
• 器件选择注意事项
– 电容耐压值
• 铝电解：最小1.7倍工作电压(交流取有效值)，可适 当提高到2倍
• 钽电容：2倍峰值电压
– 反馈电流设计：> 5~10 Iq
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PCB布板要求
• ①输入与输出隔离 • ②Cin，Cout，IC三者GND直接相连 • ③电流流向Vin CinICCoutVout
② Good
– 独立布局，走线要短 – 附近要避免高频，高噪，敏感信号 – 使用地线做隔离屏蔽
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PCB走线的分布电容
一根20mm长，0.2mm宽，0.2mm间隔的走线，在FR4板上的分布电容约为：
(0.2 10 3 ) (20 10 3 ) 8.85 (0.2 10 3 )
① ,③不足
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PCB布板要求
• 散热： P = (Vin – Vout) * Iout
– 输入6V，输出4V，最大电流500mA，则三端稳压器上最大散热会 达到1W
• 设计散热通道：
– 热源四周有充足的散热空间(勿放置在边角) – 散热PAD(80%热能通过Thermal PAD传导)直接与大面积铺铜相连 – 过孔是良好的散热通道，把热量传导到其他层面 – 借助外力：散热片，导热胶等等
• 电荷泵：Charge Pump • 逆变电源(DC-AC)：EL冷光片
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线性稳压器基本工作原理
• 原理框图
调整管Q： -- 传统三端：PNP -- LDO：PMOS
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线性电源应用—单一电压输出
固定输出模式
可调整输出模式
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线性电源应用—双电源输出
单一稳压源模式
双稳压源模式
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传统三端稳压器与LDO
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直流开关电源
• 升压型(Boost)DC-DC基本原理
A
B K2
K1
A
Fra Baidu bibliotek
B
K2
K1
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DC-DC Boost实例
TI LMR62014
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Boost DC-DC典型应用电路
• 开关MOS管：IC内置 • L1：储能电感(Power choke) • D1：(即K2)防止反向 • C2：储能电容
• 晶振种类：
– 谐振器: Resonator – 石英晶体振荡器: Crystal – 压控振荡器: VCXO – 温度补偿振荡器: TCXO – 其他: OXCO(恒温), VCTCXO(压控温度补偿) etc.
• 晶振的几个重要参数：
– 频率： – 频率偏移：常以ppm为单位 – 负载电容(CL) – 串联等效阻抗(ESR)
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降压型(Step down/Buck)DC-DC
降压型DC-DC 基本工作原理
➢ MOSFET：开关，内置 ➢ L：储能电感 ➢ Cout：储能电容 ➢ Diode：环路回流，内置
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Buck典型应用电路及效率图
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DC-DC元件选型
• DC-DC IC：
– 根据不同应用进行选型 – 标称效率应在90%以上，实测效率>80% – 外围电路简单：MOS，Diode内置 – Soft Start功能：减小启动时Inrush Current
馬駿 2014.7
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一． 常用电源设计 二． 振荡电路设计 三． 通用运放设计 四． 常用开关驱动
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常用单片机系统电源分类
• 线性电源
– 传统三端稳压器：7805，7812等 – 低压差线性电源(Low Drop Out voltage regulator)
• 直流开关电源：DC-DC
– 升压型：Step-up，Boost – 降压型：Step-down，Buck – 升降压型：自适应
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晶体振荡电路
• 典型晶体振荡电路
– Rf：内部反馈电阻 – CL1/2：负载电容 – Cs：寄生电容 – Rext：外部限流电阻
• 负载电容计算
– 晶振规格书CL标称值
– 推荐NP0或X7R, ±5% MLCC
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晶体振荡电路PCB设计
• 晶体振荡电路是单片机系统的关键组成部分，是 敏感电路，也是噪声源