LDO和开关电源在实际电路中的使用

作者:电工吧 日期:2020-10-14 09:20:36 人气: 栏目:市场动态

本文主要是了解LDO开关电源在实际电路中的使用,后续具体细节慢慢在添加和修正。

电路电源分类

在电路中,电源是保证电路稳定运行的最为重要的部分之一,只有保证电源输出的好坏,才能保证系统的正常运行,所以这次先讲解电路中电源的部分

LDO电源类

LDO(线性稳压电源)是在电路中较为常用的电源,在工作中,我们会常常碰到各种电压不同的情况,下面我们举一个简答的例子:

STM32和51单片机为例,51单片机的供电是5V供电,而STM32的供电则是3.3V供电,假设你使用的是普通的手机充电器,即5V输出的充电头,这样可以直接给51单片机供电,那么如果你需要给STM32单片机供电,此时可以则需要将外部的电压给降压至3.3V,否则芯片直接烧坏,芯片无法正常工作。

在这种情况下,我们需要将电路中的电压降至我们所需要的电压,则可以选择LDO芯片,常用的芯片就是经常听说的AMS1117-3.3芯片。原理图如下所示:

LDO和开关电源在实际电路中的使用(图1)

线性稳压电路

通过 这个芯片可以将5V的电压转换成输出3.3V的电压,那么这样就可以给STM32进行,这就是我们常说的线性稳压电路。

开关电源类

LDO电源在日常的电路中经常会使用到,那么你经常会发现,在假设你现有输入电压是12V或者24V,而你需要的则是3.3V的电压,那么是否可以使用呢?

答案是可以的,只要你输入的电压在输入的范围内,那么就可以直接使用该芯片得到你所需要的电压,但是我们一般情况下不会这么做,对于线性稳压芯片来说,当你输入的电压和你输出的电压相差过大时,那么电源的效率就会有非常大的影响。

你输出的电流和你输入的电流的是一样的,(假设你输出电流是0.5A,同样的你的输入电流也是0.5A),那么这样的话你会发现实际有用的功率是1.65W(假设输入12V,输出3.3V),则输入的功率需要6W,那么实际电源的效率则只有%25左右,其他的功率则以热能的形式耗散了。电源利用率会特别的低。此时则需要考虑开关电源。

开关电源最为重要的就是电源利用率高,下面将介绍几种常用的开关电源分类:

AC-DC电源

AC-DC电源:常见的是手机的充电器,他是将生活用电中的220V交流电转换成5V直流电,也就是我们所说的AC-DC电源,绝大部分的效率在%60–%90之间。

AC-AC电源

AC-AC电源:这是交流转交流电源,对于这类芯片笔者接触较为少见,个人见解有点类似与变压器的性质,它只改变电压,但是不改变交流信号中的频率。

DC-DC电源

DC-DC电源在实际的电路中较为常见,回到LDO中的电源稳压的问题,假设你现在只有12V电源,现在你需要的3.3V的电源信号,那么你可以用线性稳压解决该问题,但是我们上述讨论了,在输入输出压差较大的情况下,效率较低。那么此时你可以考虑使用DC-DC电源,他可以将电压12V转换为3.3V的输出,同时效率可达%70-%90,电源的利用率会特别高。下面我自己使用的一个DC-DC芯片(TPS62140)的电路来分析:

LDO和开关电源在实际电路中的使用(图2)

DC-DC电路

图中我们可以看到,这是一个将12V电压转换为5V电压的电路,这样得到的输出结果就是,我们得到的输出效率会比较高(这个芯片效率在%92左右),对于便携式设备来说是特别方便的。

另外,LDO方式是无法满足你的升压需求的,线性稳压芯片只能将电路中的高电压转换成低电压(5V–3.3V),是满足不了3.3V–5V的电压变化的。假设你现在手上有一个4.2V的锂电池,你现在需要一个5V的电压供电,那么可以考虑使用DC-DC解决。

因为DC-DC不仅可以降压,也可以升压,下面我们再使用一个DC-DC芯片(TP8350)来分析:

LDO和开关电源在实际电路中的使用(图3)

DC-DC升压电路

这是一个将锂电池通过一个DC-DC的芯片将电压升压至5V,这样就可以保证外部设备的正常供电。

责任编辑人:CC

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