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基础知识每日一题——第五十六题

高工
2014-08-27 11:09:06     打赏
活动简介:

“每日一题”是EEPW参考西电XDLab社推出的旨向初学者普及基础知识的一项活动,每天在此帖内公布“每日一题”的题目。大家可以根据自己的理解对题目进行回答和相互讨论,我们鼓励大家积极发言。第二天会给出参考答案。每天一帖,所有的题目都将汇集至此,以期方便大家查找。

 

活动宗旨:

活动目的在于通过“每日一题”让大家每天进步一点点,增强大家的基础知识,提高大家对电子制作的兴趣。我们鼓励大家积极发言,如果不懂、是菜鸟,请积极发问;如果懂、是大神,请慷慨解囊。


        今日题目:电子电路系统的供电部分需要考虑哪些指标及注意事项?





基础知识每日一题


高工
2014-08-27 11:38:20     打赏
2楼

1、电压:包括大小、容限、纹波大小

2、电流大小


对于以上指标,工作较多,选择合适的电容和电感,选择合适精度的电阻。

PCB如何走线干扰最小,走线宽度等等


菜鸟
2014-08-27 14:23:44     打赏
3楼

不同供电部分是如何隔离的?哪些需要隔离?


菜鸟
2014-08-27 14:26:14     打赏
4楼
电压大小,电流大小,功率大小,电源是否够纯净。

专家
2014-08-27 14:29:48     打赏
5楼

电子电路的供电关系到整个系统的稳定性,对于其的考虑不可不全面,不可不慎重。

在对电子电路的供电系统做设计之前必须要明确设计目标,而设计目标的设定则首先来自产品的电源供给。AC供电和DC供电的后继设计思路会有很大的差异。AC供电的话,则在后续会考虑开关电源或是直接变压器降压再过电桥、滤波;DC供电的话,则需考虑适配器或是电池;若是电池供电,还需考虑一次性电池、锂电池、镍氢、铅蓄电池等等;在这些明确之后才会考虑供电系统设计时的各部分的优先顺序:漏电流、转换效率、纹波、输出功率、充电电路、升压/降压电路、电压精度、使能控制等等。

在以上内容按序明确、取舍之后供电部分的结构、核心元件选型基本上完成,接下来需要对周边元件进行选型,如电感、电容、电阻二极管等。在这些元件选型的同时考虑PCB布线对其的影响,并在原理图上做指示,以对Layout工程师做提示。

这样下来一个理论上可以满足要求的供电系统设计完成,但这并没有结束,因为此部分以模拟电路居多,结合做出的样板进行调试、测试、修改之后才能出一个适合的供电电路。

以上为个人对供电电路设计的一些微薄的理解,不足之处请大大们指教。



高工
2014-08-28 14:00:42     打赏
6楼

  解答:

  注意:凡直流低压供电的电子电路系统,切记不要使用 220V 交流市电

  直接供电。如若系统需要市电供电(需经过整流、降压等电路进一步处理),

  请谨慎设计、焊接和调试电路,加强对于市电知识的了解,充分认识市电的

  危险。一定要在对市电具有充分的理论认识和电路常识的条件下,才能使用,

  且要把市电部分绝缘处理(用绝缘胶带粘上或胶枪糊上),不要裸露出来。

  (1)电压:常用的电路系统有 12V、9V、5V、3.3V、-5V 直流电压供电。

  (2)电流:

  主要是通过计算电子系统各部分所耗费的最大电流总和来计算,先算耗

  电量较大的模块,耗电量较小的可以忽略不计,把最大允许输出电流略微选

  大一点。需要考虑电流大小的,如:LCD、电机、LED、数码管、蜂鸣器、单

  片机等。一般的供电设备都会提供额定输出电流,由此可以适当选择供电方

  法。

  参考测量方法:可以通过电流表串入回路,直接读取;通过在电源供电

  的 GND 支路上串入一个小阻值大功率的采样电阻,将电流值转化为电压值来

  通过 AD 模块或万用表读取。

  (3)效率:

  效率主要是考虑到电子系统对功耗的要求,是电源输出功率与输入功率

  的比值。这个比值越高,表示变化效率高,开关电源的体积越小,可靠性也

  越高。目前开关电源的效率可达到 90%以上,线性稳压电源的效率略低一点。

  对于效率较低的电源部分,要考虑散热问题。

  参考测量方法:输入输出各串一个电流表,再用万用表测量输入输出电

  压。求出输入功率和输出功率。

  (4)纹波:

  纹波就是一个直流电压中的交流成分。直流电压本来应该是一个固定的

  值, 但是很多时候它是通过交流电压整流、滤波后得来的,由于滤波不干

  净,就会有剩余的交流成分,即便如此,就是用电池供电也因负载的波动而

  产生波纹。事实上,即便是最好的基准电压源器件,其输出电压也是有波纹

  的。 要体验,可以用示波器来看,就会看到电压上下轻微波动,就像水纹

  一样,所以叫做纹波。一般使用交流毫伏表来测量纹波电压,因为交流毫

  伏表只对交流电压响应,并且灵敏度比较高,可测量很小的交流电压,而纹

  波往往是比较小的交流电压。如果没有交流毫伏表,也可使用示波器来测量。

  将示波器的输入设置为交流耦合,调整 Y 轴增益,使波形大小合适,读出电

  压值,可估算出纹波电压的大小。纹波电压会影响系统的工作,带来噪声。

  所以电源要有足够的滤波措施,以将纹波限制在一定的幅度以内。

  (5)负载调整率:

  负载调整率是输出负载电流变化一个单位里引起输出电压变化的百分

  率,表征了负载变化而稳压器维持输出在标称值上的能力,该值越小越好。

  此指标是一个静态参数,在分析时不考虑电路中的职能元件。

  参考计算方法:输入电压为额定值,输出电流取最小值,记录最小负载

  量的输出电压 U1; 调节负载为 50%满载,记录对应的输出电压 U0;调节负

  载为满载,记录对应的输出电压 U2。负载调整率按以下公式计算:负载调整

  率={(U- U0)/U0}×100%(式中:U 为 U1 和 U2 中相对 U0 变化较大的值)。

  (6)输出电阻:

  输出电阻可以由负载调整率来计算出来,理想的电源,输出电阻为 0.

  定义为当输入电压和温度不变时,输出电流变化以及引起的输出电压变化相

  对量之比: Ro=Uo / Io

  (7)其他考虑因素:

  是否需要使能端控制,过流保护,过压保护,输入欠压保护,过热保护,

  绝缘电阻,绝缘电压,瞬间电流,响应时间等。


菜鸟
2014-09-05 19:34:23     打赏
7楼

1.如果功耗没有要求,但是要求电路噪声要小,可以选用线性稳压电源,线性稳压电源简单简单,成本低,波纹小,但功耗大,功耗=输入电压/输出电压。

2.如果对噪声要求不高,但是要低功耗,可以选用开关电源,开关电源结构较为复杂,成本也比较高,输出波纹比较大,但是功耗低,效率最低也不会低于80%。

3.可以用开关电源做第一级降压,再用线性稳压电源稳压,既提高效率又减小波纹。


助工
2014-09-06 23:12:03     打赏
8楼
恩,学习了

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