电源电路

优缺点

优点:
  ✓ 低噪声、低纹波
  ✓ 瞬态响应快
  ✓ 电路简单 (外围元件少)
  ✓ 无 EMI 问题

缺点:
  ✗ 效率低: η ≈ Vout/Vin
    例: 12V→5V η=42% (58% 变成热量!)
  ✗ 只能降压
  ✗ 大压差/大电流时发热严重

LDO (Low Dropout)

标准线性稳压需要 Vin - Vout > 2~3V
LDO 可以做到 Vin - Vout < 0.5V (甚至 100mV!)

调整管用 PNP 或 P-MOSFET → 压差仅 Vce(sat) 或 I×Rds(on)

选型:
  压差需求 > 1V → 78xx (7805, 7812...便宜)
  压差需求 < 0.5V → LDO (AMS1117, LP2985...)

典型芯片

开关电源 (Switching Regulator)

基本原理

开关管不停 ON/OFF → 储能元件 (L, C) 平滑能量 → 输出

    Vin ──[开关]──[L]─── Vout
              │     │
            [PWM]  [C]
                    │
                   GND

PWM: 脉冲宽度调制 → 调节占空比 D 来稳定输出
频率: 典型 100kHz ~ 2MHz

与线性电源对比

三大基本拓扑

Buck (降压)

              ┌── L ──┬── Vout
              │       │
Vin ──[SW]───┤       ┌┴┐
              │       │C│
              └──▸├──┴┬┘
                      │
                     GND

SW ON:  L 充电, C 供电给负载
SW OFF: L 通过二极管续流

Vout = D × Vin  (D = Ton/T)
D < 1 → Vout < Vin

Boost (升压)

       ┌── L ──┬──▸├── Vout
       │       │       │
Vin ──┤       [SW]    ┌┴┐
       │       │       │C│
       └───────┴───────┴┬┘
                        │
                       GND

SW ON:  L 储能
SW OFF: L 的感应电压叠加 Vin → Vout > Vin

Vout = Vin / (1-D)

Buck-Boost (升降压)

Vout = -Vin × D/(1-D)  (反相输出)

可输出高于或低于输入的电压 (极性反转)

实际设计要点

输入/输出电容

输入: 大容量电解 + 高频陶瓷 (0.1μF)
      电解处理低频纹波，陶瓷处理高频尖峰

输出: 根据纹波要求选
      ΔV = ΔI/(8×f×C) + ΔI×ESR  (Buck)

电感选择

Buck:
  L = (Vin-Vout)×D / (ΔI×f)
  ΔI 建议 ≈ 0.2~0.4 × Iout
  Isat > Iout + ΔI/2  (峰值电流)

布局要点

1. 开关回路面积最小化!
   (Vin → SW → L → Cout → GND 回路越小, EMI 越低)

2. 反馈线远离电感和开关节点

3. 输入电容紧靠 IC 引脚

4. GND 铺铜、单点接地或完整地平面

保护功能

常用芯片速查

关键词: 线性稳压, LDO, 开关电源, Buck, Boost, PWM, 效率, 纹波, EMI