PCB设计中需要考虑的电源因素

我们经常让我们的老朋友先驱感谢为我们的持续成功和未来发展奠定基础。这些老派设计师只有理论和信心来推动他们的设计，或者更具体地来说，推动他们的失败。但正如众多明智的人所说，每次失败只不过是发现如何不做某事。然而，随着失败的发现也取得了成功的发现！

在PCB设计中花费数小时，数天甚至数月时，您可能已经跳过了不断发展的关键部分，无论如何 - 改变PCB的难题;功率。在复杂的难题中，我们正在考虑整个PCB设计，功率分配也可能是一个完全独特且同样复杂的难题。

直流电源和开关电源：您需要了解的内容

请稍等一下，我们将审查开关电源的拓扑结构。应该注意的是，在某些情况下线性电源可能比开关受益更多，但在这个技术进步的时代，开关模式电源设计的成本和复杂性显着降低，使我们凡人都可以合并这些网络进入我们的设计。

开关电源通常由多个阶段组成。这些级包括一个负责滤波和整流为直流输入的输入级，一个反相级，它接收现在的直流输入并将其转换回更高频率的交流输入，以及一个滤波和整流输出的输出级。如果需要隔离设计，可以在整流器和输出级之间放置一个变压器。

现在我们已经对开关模式电源进行了表面级定义，我们将深入研究各种拓扑结构。您可能会选择为自己的PCB供电！

开关模式电源的拓扑类型

有几种拓扑结构可供选择您可以根据PCB的特定需求进行选择，这些都需要自己的成本和收益。单独了解它们以及它们的优势将使您能够更好地选择适合您设计需求的开关模式电源拓扑。

降压：降压转换器是最便宜，最简单和最简单的设计之一。虽然不适用于隔离电源，但它是DC-DC降压的理想选择。凭借其高效率，它非常适合高功率应用，并且只需要使用单个电感器（用于单相应用），尽管可以将特殊电感器集成到多相应用的设计中。

< p>这种拓扑结构的缺点是它的输入电流不连续，可能产生高于所需的EMI辐射。但是，这可以通过适当的滤波元件（如模式和滤波器扼流圈）来缓解。

升压：与降压拓扑类似，当升压电路的主要功能是升压时，升压电路不适用于隔离电源。 DC-DC电源而不是下降。然而，与降压拓扑结构不同，升压具有连续输入功率，使其成为功率因数校正电路的理想选择。同样，可以使用特殊电感来满足多阶段项目。

降压 - 升压：顾名思义，降压/升压是上述两种拓扑的混合，允许用于升压或降低直流电源。这是需要可变电压输入网络的电池供电应用的理想选择。这种拓扑结构的缺点是输出电压是反转的，但有一点魔力，可以对设计进行调整。此外，驱动电路中的复杂性导致开关中缺少接地，显然应该更加小心。

< p> 您的电源可以根据您的特定设计需求而变化。

SEPIC和Cuk：再次，非常适合电池供电的应用，这个网络可以升级或降低直流电源，但与降压 - 升压拓扑不同，SEPIC和Cuk拓扑结构不会反转输出级。电容器以及两个电感器用于储能。这些电感器可以是两个独立的元件，也可以是单个耦合电感器。此外，电容器可以作为有限的隔离设计，提供一些保护。

反激式：基本上作为降压 - 升压设计的隔离版本，反激式拓扑使用变压器作为存储电感。将变压器集成到设计中还可以通过“简单地”调节次级绕组的匝数比来调节输出电压。如果变压器有足够的空间，则可以实现多路输出。

这种简单的隔离电源非常适合低功耗应用。由于此处的变压器充当存储电感器，因此无需额外的电感器，这使其成为一种非常受欢迎且经济高效的设计。

前进：正向电源设计只需降压设计即可使用孤立的变压器。但同样，这种设计更适合低功耗应用。在输出级上使用单独的电感器，该设计不适合更高的电压输出。虽然不适合高电压，但在需要高电流应用时，非脉动输出更适合超过15A的电流。

推挽：利用两个初级绕组产生双驱动电路推挽式电源设计比反激式或前向式设计提供更高的效率。这种拓扑结构可以扩展到更高功率的应用，但必须更加注意开关控制。如果两个开关同时接通，则非常大的电流可以通过设计射击，否则可能会损坏或破坏（绝不会在PCB设计中听到您想要听到的字样）。然而，如果正确实现，开关的压力仍然非常高，这使得该设计不适用于高压和功率因数校正电路。

半桥：与推挽设计类似，半桥拓扑结构可以为了更高功率应用而扩展（并且基于前向拓扑），可能会发生类似的切换问题。然而，并且有利地，开关应力源等于输入电压，使其更适合于更高电压的应用。另一方面，输出电流远高于推挽式拓扑，使其不适合高电流应用。

谐振LLC：使用谐振技术降低开关损耗，谐振LLC拓扑结构可扩展以及更高的功率水平。虽然由于谐振回路需要持续通电而不适合待机功率模式应用，但优势在于输入电压范围。这种设计的缺点在于复杂性和相关成本的增加。

无论是高压还是低压，高功率或低压，或高电流或低压，选择合适的设计的拓扑结构可以根据生产和制造目标的要求了解设计的所有要求。

确保您的高功率设计具有合适的电源以使其保持运行。

PCB设计和电源因素

无论您选择哪种拓扑结构来运行PCB设计，在拓扑结构中都会出现明显的因素。考虑到空间，成本，制造和采购的复杂性，测试，底盘要求等一般性的考虑因素都应该包含在“简单”的电源要求之外。