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如何選擇所需的電源組件
如何選擇所需的電源組件
多年來，我已經拆開了相當一部分電源，而對于小型臺式電源設備中可以包裝的組件數量，我始終印象深刻。這些事情只是逐步降壓，然后將交流電整流為直流電，對嗎？不幸的是，就像大多數電子系統一樣，它并不是那么簡單，尤其是當您考慮實際電源組件的工作方式時。
無論您是需要設計具有多個調節級的低功率單元還是高功率系統，都需要一系列電源組件來進行轉換，濾波，調節和控制。我們匯總了電源系統中所需的一些組件的簡短列表，以及選擇組件時要注意的重要規格。
重要電源組件
電源中的所有組件都很重要，但是在電源調節系統中按任務對組件進行分組更重要。如果您在低功率下工作，而只需要一個穩壓器IC
否則，您的工作是選擇正確的組件，這些組件將位于系統的每個階段，以使其能夠正常運行而不會發生熱故障或電氣故障。在電源系統的多個階段普遍需要一些組件（例如，無源和功率MOSFET），因此我們將嘗試幫助新的電源系統設計者了解這些要點。讓我們按順序查看大型電源和調節系統的輸入到輸出以及每個階段所需的一些組件。
輸入：整流和濾波
在輸入端，您將需要進行一些濾波，以消除共模噪聲從傳播到輸出的過程。如果您打算在交流電源（例如，來自發電機）上或不在交流電源（電網）上運行直流系統，則在為直流系統供電時需要進行糾正。橋式整流器IC可用于中等范圍的功率（高電壓/低電流）。高電流系統無法通過IC運行，因此將需要一系列定制組件。
對于整流二極管和IC，請注意正向電壓/電流和反向擊穿電壓。您要確保輸入功率足夠正向偏置電橋中的二極管，但不會引起反向偏置擊穿。對于濾波器，應查看共模降噪比（CMRR）和引線的直流電阻。您要確保IR壓降盡可能低，同時保持CMRR足夠高。
高壓整流橋IC
用于EMI濾波的鐵氧體電感器
調節：功率因數校正和調節階段
對于低功率系統，即使它們切斷了電網的電源，您仍要使用功率因數校正（PFC）IC。這是IEC標準所必需的，將有助于保持下游調節器級的效率高。大功率系統具有相同的要求，因此它們也需要一個PFC級，可能需要整流以進行AC-DC轉換
AC-DC電源系統的第一調節級出現在PFC電路之后，并將第一高功率轉換級提供給所需的輸出。在AC-DC系統中，第一個調節器級可有效地轉換來自整流器的殘留紋波，并在穩定的DC輸出上將其交換為高頻噪聲。然后，下游調節級將根據需要提高或降低功率，以向不同的子系統提供必要的電壓或電流。
輸入/輸出電壓和電流值在這里很重要，但效率也很重要。
功率因數校正IC
穩壓器集成電路'
功率MOSFET
反饋與控制
這是電源設計變得非常有趣的地方。該系統的反饋臂是一個區域，需要在調節器或傳感單元中將功率返回到較早的階段，以控制轉換。這就是要確保只要電源電壓高于某個最小值，系統始終會輸出穩定的功率。構建反饋和控制環路需要隔離以及自定義驅動器，以調節來自任何調節器級的輸出。
選擇這些組件時，需要查看各種不同的規格。對于需要檢測輸出并用于提供精確控制的反饋環路中的組件，輸入電壓/電流規格可能是最重要的。對于PWM驅動器/控制電路，您需要使PWM頻率與調節器部分的理想值匹配。ESD保護等級在這里也很重要，因為您需要確保在控制回路中發生危險放電時系統不會發生故障。
高壓光電耦合器，用于隔離
電流檢測放大器和控制器
MCU或小型FPGA用于編程控制算法
針對特定電源拓撲的定制控制單元
其他電源組件
電源中可能需要的其他組件包括一系列無源器件，這些無源器件以某種方式出現在上述所有部分中。如果要為高功率調節器布置定制的功率轉換器/調節器，則可能最終會使用數十個電容器。在最近的無人駕駛汽車項目中，僅在功率調節部分就使用了100多個電容器，以確保穩定的輸出功率。
TVS二極管或其他過壓保護組件
用于PFC電路和調節器級的電感器
在整個系統中使用的電容器
二極管和其他半導體