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如何选择所需的电源组件
如何选择所需的电源组件
多年来，我已经拆开了相当一部分电源，而对于小型台式电源设备中可以包装的组件数量，我始终印象深刻。这些事情只是逐步降压，然后将交流电整流为直流电，对吗？不幸的是，就像大多数电子系统一样，它并不是那么简单，尤其是当您考虑实际电源组件的工作方式时。
无论您是需要设计具有多个调节级的低功率单元还是高功率系统，都需要一系列电源组件来进行转换，滤波，调节和控制。我们汇总了电源系统中所需的一些组件的简短列表，以及选择组件时要注意的重要规格。
重要电源组件
电源中的所有组件都很重要，但是在电源调节系统中按任务对组件进行分组更重要。如果您在低功率下工作，而只需要一个稳压器IC
否则，您的工作是选择正确的组件，这些组件将位于系统的每个阶段，以使其能够正常运行而不会发生热故障或电气故障。在电源系统的多个阶段普遍需要一些组件（例如，无源和功率MOSFET），因此我们将尝试帮助新的电源系统设计者了解这些要点。让我们按顺序查看大型电源和调节系统的输入到输出以及每个阶段所需的一些组件。
输入：整流和滤波
在输入端，您将需要进行一些滤波，以消除共模噪声从传播到输出的过程。如果您打算在交流电源（例如，来自发电机）上或不在交流电源（电网）上运行直流系统，则在为直流系统供电时需要进行纠正。桥式整流器IC可用于中等范围的功率（高电压/低电流）。高电流系统无法通过IC运行，因此将需要一系列定制组件。
对于整流二极管和IC，请注意正向电压/电流和反向击穿电压。您要确保输入功率足够正向偏置电桥中的二极管，但不会引起反向偏置击穿。对于滤波器，应查看共模降噪比（CMRR）和引线的直流电阻。您要确保IR压降尽可能低，同时保持CMRR足够高。
高压整流桥IC
用于EMI滤波的铁氧体电感器
调节：功率因数校正和调节阶段
对于低功率系统，即使它们切断了电网的电源，您仍要使用功率因数校正（PFC）IC。这是IEC标准所必需的，将有助于保持下游调节器级的效率高。大功率系统具有相同的要求，因此它们也需要一个PFC级，可能需要整流以进行AC-DC转换
AC-DC电源系统的第一调节级出现在PFC电路之后，并将第一高功率转换级提供给所需的输出。在AC-DC系统中，第一个调节器级可有效地转换来自整流器的残留纹波，并在稳定的DC输出上将其交换为高频噪声。然后，下游调节级将根据需要提高或降低功率，以向不同的子系统提供必要的电压或电流。
输入/输出电压和电流值在这里很重要，但效率也很重要。
功率因数校正IC
稳压器集成电路'
功率MOSFET
反馈与控制
这是电源设计变得非常有趣的地方。该系统的反馈臂是一个区域，需要在调节器或传感单元中将功率返回到较早的阶段，以控制转换。这就是要确保只要电源电压高于某个最小值，系统始终会输出稳定的功率。构建反馈和控制环路需要隔离以及自定义驱动器，以调节来自任何调节器级的输出。
选择这些组件时，需要查看各种不同的规格。对于需要检测输出并用于提供精确控制的反馈环路中的组件，输入电压/电流规格可能是最重要的。对于PWM驱动器/控制电路，您需要使PWM频率与调节器部分的理想值匹配。ESD保护等级在这里也很重要，因为您需要确保在控制回路中发生危险放电时系统不会发生故障。
高压光电耦合器，用于隔离
电流检测放大器和控制器
MCU或小型FPGA用于编程控制算法
针对特定电源拓扑的定制控制单元
其他电源组件
电源中可能需要的其他组件包括一系列无源器件，这些无源器件以某种方式出现在上述所有部分中。如果要为高功率调节器布置定制的功率转换器/调节器，则可能最终会使用数十个电容器。在最近的无人驾驶汽车项目中，仅在功率调节部分就使用了100多个电容器，以确保稳定的输出功率。
TVS二极管或其他过压保护组件
用于PFC电路和调节器级的电感器
在整个系统中使用的电容器
二极管和其他半导体