選擇正確的電源 IC

電源IC是電源設計中必不可少的部件。本教程將提供為給定應用選擇適當 IC 的步驟。它區(qū)分了三種常見的由直流電壓供電的電源 IC：線性穩(wěn)壓器、開關穩(wěn)壓器和電荷泵。還提供了更的教程和主題的鏈接。

電源IC是電源設計中必不可少的部件。本教程將提供為給定應用選擇適當 IC 的步驟。它區(qū)分了三種常見的由直流電壓供電的電源 IC：線性穩(wěn)壓器、開關穩(wěn)壓器和電荷泵。還提供了更的教程和主題的鏈接。
為什么選擇電源 IC？
大多數(shù)電源 IC 的主要目的是調(diào)節(jié)。這些器件采用未穩(wěn)壓的輸入電壓并提供穩(wěn)壓的輸出電壓。簡單地說，這些 IC 提供的輸出電壓在輸入電壓或輸出電流變化的情況下仍保持穩(wěn)定。這就是線性穩(wěn)壓器和開關穩(wěn)壓器名稱的由來。這個簡單定義的例外是電荷泵。根據(jù)具體器件的不同，電荷泵的輸出可以是穩(wěn)壓的，也可以是非穩(wěn)壓的。
有時，穩(wěn)壓器會根據(jù)穩(wěn)壓輸入電壓產(chǎn)生穩(wěn)壓輸出電壓。在這種情況下，穩(wěn)壓器的功能是將輸入電壓更改為另一個電壓電平，而不一定提高電壓調(diào)節(jié)能力。
您可能會想在沒有穩(wěn)壓器的情況下為電路供電。事實上，在某些情況下你可以成功地做到這一點。例如，您可以直接用電池為便攜式設備供電。但這種方法通常會導致問題。便攜式設備內(nèi)的電路通常僅在某個較窄的電壓范圍內(nèi)才能正常工作。對于微處理器和存儲器來說尤其如此，特別是在需要高速的情況下。對于微處理器、存儲器和許多其他類型的電路來說，電池工作的電壓范圍可能超出可接受的水平。因此，添加穩(wěn)壓器可確保您的電路接收適當?shù)碾妷骸?br/>如果不使用調(diào)節(jié)器，電池的內(nèi)阻也會出現(xiàn)問題。出現(xiàn)這種困難是因為便攜式設備內(nèi)的電路通常需要不同水平的電源電流。當從電池汲取時，這種變化的電流會由于電池的內(nèi)阻而產(chǎn)生變化的電池電壓。電路的某些部分可能會“抵制”電池電壓的這些變化，因為電路的各個組件的 PSRR（電源抑制比）可能不足以抑制這些電壓變化。為了解決這個問題，盡管負載電流不斷變化，穩(wěn)壓器仍能保持穩(wěn)定的輸出電壓。穩(wěn)壓器提供這種穩(wěn)定的電壓，因為其有源電路保持的輸出電阻明顯低于電池的串聯(lián)電阻。
盡管輸入電壓或輸出電流變化，但任何不使用穩(wěn)壓器的設計嘗試都挑戰(zhàn)了穩(wěn)壓器提供穩(wěn)定電壓的必要性。但還有更多需要考慮的事情。在大多數(shù)情況下，開關和線性穩(wěn)壓器（與穩(wěn)壓和非穩(wěn)壓電荷泵一樣）還有一個額外的用途：它們產(chǎn)生的電壓與為其供電的電壓大小不同。這解釋了 DC-DC 轉(zhuǎn)換器的名稱。從技術上講，這里討論的所有三種類型的電源IC（例如線性穩(wěn)壓器、開關穩(wěn)壓器和電荷泵）都是DC-DC轉(zhuǎn)換器，但是，該術語通常是為開關穩(wěn)壓器保留的。
線性穩(wěn)壓器在轉(zhuǎn)換電壓電平時受到一定限制，只能產(chǎn)生低于其供電電壓的電壓。開關穩(wěn)壓器的用途更加廣泛，可以升壓（升壓）、降壓（降壓）或反轉(zhuǎn)（改變極性）其電源電壓。電荷泵執(zhí)行這三種相同的操作，但輸出電流能力有限。

該變壓器耦合開關穩(wěn)壓器電路將輸入電壓與輸出電壓隔離。
電源 IC 產(chǎn)生的電壓與饋入其的電壓大小不同，這一想法也有例外。這種例外情況常見于變壓器耦合轉(zhuǎn)換器。輸出電壓等于輸入電壓的變壓器耦合轉(zhuǎn)換器并不罕見。請參見圖 1。在大多數(shù)情況下，以這種方式配置的轉(zhuǎn)換器的目的是提供隔離，從而防止提供給轉(zhuǎn)換器的輸入電壓與轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的輸出電壓之間出現(xiàn)直流連接。請參見圖 2。出于安全原因，通常使用隔離。例如，通過電極連接到患者的電路的電源與壁式插座的電源隔離，以防止電擊風險。但您并不需要去醫(yī)院才需要隔離。

電路具有隔離的 5V 至 5V、400mA 電源。
電荷泵
電荷泵構(gòu)成了本文討論的不為人所知的電源 IC 類別。這些器件執(zhí)行與開關穩(wěn)壓器相同的功能，但沒有電感器。相反，電荷泵使用電容器來降低、反轉(zhuǎn)或升高為其供電的電壓。