分享两个电源电路的原理及PCB布板方式

电源电路是一个电子产品的重要组成部分，电源电路设计的好坏，直接牵连产品性能的好坏。我们电子产品的电源电路主要有线性电源和高频开关电源。从理论上讲，线性电源是用户需要多少电流，输入端就要提供多少电流；开关电源是用户需要多少功率，输入端就提供多少功率。

线性电源

线性电源是一种将交流电转换为直流电的电源设备，其工作原理是利用变压器和整流器将交流电转换为直流电。与开关电源相比，线性电源具有输出电压稳定、纹波小、噪音低等优点，因此在一些对电源质量要求较高的场合得到广泛应用。

线性电源的主要组成部分包括变压器、整流器、滤波器和稳压器等。其中，变压器的作用是将交流电降压为所需的电压值；整流器的作用是将交流电转换为单向脉动电流；滤波器的作用是去除单向脉动电流中的高频成分，使输出电压更加平滑；稳压器的作用是在输入电压或负载变化时保持输出电压稳定不变。

在实际应用中，线性电源通常需要配合适当的散热措施来保证其正常工作。由于线性电源在工作时会产生一定的热量，如果散热不良会导致温度过高，从而影响电源的稳定性和寿命。因此，在设计和使用线性电源时，需要注意选择合适的散热器和风扇，并定期清洁和维护散热器，以保证其良好的散热效果。

线性电源功率器件工作在线性状态，如我们常用的稳压芯片LM7805、LM317、SPX1117等。下图一是LM7805稳压电源电路原理图。

图一 线性电源原理图

PCB设计时，元件的布局要紧凑，要让所有的连线尽可能短，要按原理图元件功能关系去布局元件与走线。

图二 线性电源PCB图

此外，线性电源还需要考虑输入电压的变化对输出电压的影响。当输入电压发生变化时，线性电源的输出电压也会随之变化。为了保证输出电压的稳定性，需要在电路中加入反馈控制电路，通过监测输出电压的变化来调整稳压器的控制信号，从而使输出电压保持稳定不变。

尽管线性电源具有许多优点，但其也存在一些缺点。首先，线性电源的效率较低，因为整流器和滤波器会将一部分能量转化为热能散失掉；其次，线性电源的体积较大，重量较重，不便于携带和安装；最后，线性电源的成本较高，尤其是对于大功率的线性电源来说更是如此。

为了克服这些缺点，近年来出现了一种新型的电源技术——开关电源。开关电源采用高频开关技术将交流电转换为直流电，具有高效率、体积小、重量轻等优点。与传统的线性电源相比，开关电源具有更高的效率和更低的成本，因此在一些对电源质量和体积要求较高的场合得到了广泛应用。

高频开关电源

高频开关电源是一种将交流电转换为直流电的电源设备，其工作原理是利用高频开关技术将交流电转换为直流电。与线性电源相比，高频开关电源具有高效率、体积小、重量轻等优点，因此在一些对电源质量和体积要求较高的场合得到了广泛应用。

高频开关电源的主要组成部分包括变压器、整流器、滤波器和控制器等。其中，变压器的作用是将交流电降压为所需的电压值；整流器的作用是将交流电转换为单向脉动电流；滤波器的作用是去除单向脉动电流中的高频成分，使输出电压更加平滑；控制器的作用是根据反馈信号调整开关管的导通时间，从而控制输出电压的稳定性。

在实际应用中，高频开关电源通常需要配合适当的散热措施来保证其正常工作。由于高频开关电源在工作时会产生一定的热量，如果散热不良会导致温度过高，从而影响电源的稳定性和寿命。因此，在设计和使用高频开关电源时，需要注意选择合适的散热器和风扇，并定期清洁和维护散热器，以保证其良好的散热效果。

此外，高频开关电源还需要考虑输入电压的变化对输出电压的影响。当输入电压发生变化时，高频开关电源的输出电压也会随之变化。为了保证输出电压的稳定性，需要在电路中加入反馈控制电路，通过监测输出电压的变化来调整控制器的控制信号，从而使输出电压保持稳定不变。

尽管高频开关电源具有许多优点，但其也存在一些缺点。首先，高频开关电源的成本较高，尤其是对于大功率的高频开关电源来说更是如此；其次，高频开关电源的输出电压纹波较大，可能会对负载产生影响；最后，高频开关电源的工作频率较高，可能会产生电磁干扰等问题。

为了克服这些缺点，近年来出现了一种新型的电源技术——数字控制开关电源。数字控制开关电源采用数字信号处理器（DSP）作为核心控制器，可以实现高精度、高稳定性的输出电压控制。与传统的模拟控制开关电源相比，数字控制开关电源具有更高的效率和更低的成本，因此在一些对电源质量和体积要求较高的场合得到了广泛应用。

我们一般用的电路有：LM2575、MC34063、SP6659等。开关电源理论上是电路两端功率相等，电压成反比，电流成反比。

图三 LM2575开关电源电路原理图

图四 LM2575开关电源PCB图