在电源设计中,我们如何选择电源模块?选择的前提是我们要了解各种电源,了解它们之间的区别,这样才能正确的选择电源模块。
什么是模拟电源?
即变压器供电是由铁芯和线圈实现的。线圈的匝数决定了两端的电压比。铁芯的作用是传输变化的磁场。主线圈产生频率为50HZ(中国)的变化磁场。这种变化的磁场通过铁芯传递到辅助线圈,在辅助线圈中产生感应电压,于是变压器实现电压转换。
模拟电源的缺点:
线圈和铁芯本身就是导体,所以在电压转换过程中会因自感应电流产生热量(损耗),所以变压器的效率很低,一般不超过35%。
变压器在音频设备功放中的应用,要求变压器提供更多的功率输出,只能通过增加线圈匝数和铁芯体积来实现,这样会加剧其损耗。所以大功率功放的变压器必须做得非常大,这样会导致体积庞大,发热量大。
什么是开关电源?
在电流进入变压器之前,通过晶体管的开关作用,将50HZ的电流频率提升到数万HZ。在如此高的频率下,磁场变化的频率也达到数万赫兹。然后,可以减少线圈匝数和磁芯体积,以获得相同的电压转换比。由于线圈匝数和铁芯体积的减少,损耗大大降低,一般开关电源效率达到90%,但体积可以做得很小,输出稳定。因此,开关电源有模拟电源。
开关电源的缺点:
开关电源也有自己的缺点,比如输出电压的纹波和开关噪声,这些都是线性电源所没有的。
开关电源在音频设备中的应用——功放:开关电源的描述已经显示了它的优势,所以即使是大功率功放,开关电源也可以做得非常精细小巧。
什么是数字电源?
模拟电源产品在简单易用、需要很少参数变化的应用中具有优势,因为其应用的针对性可以通过硬件固化来实现,而数字电源在可控因素更多、实时响应更快、需要对多个模拟系统进行电源管理的复杂高性能系统应用中具有优势。此外,在复杂的多系统业务中,与模拟电源相比,数字电源通过软件编程在很多方面得到应用,其扩展性和可重用性使用户可以方便地改变工作参数,优化电源系统。通过实时的过流保护和管理,还可以减少外围设备的数量。
数字电源的优势:
一开始是可编程的,比如通讯、检测、遥测等所有功能都可以通过软件编程实现。此外,该数字电源具有高性能、高可靠性和灵活性。
数字电源由DSP和单片机控制。相对而言,DSP控制的电源采用数字滤波方式,可以满足复杂的电源需求,比MCU控制的电源具有更快的实时响应和更好的电源电压稳定性。
数字部分对模拟部分的干扰;
单片机中的数字和模拟之间,由于数字信号是一种频谱较宽的脉冲信号,所以对模拟部分产生干扰的主要是数字部分。不仅数字电源和模拟电源通常是分开的,而且它们通过滤波器连接。在一些要求较高的场合,比如某些单片机中的AD转换器进行AD转换时,数字部分往往会进入睡眠状态,大部分数字逻辑停止工作,以防止它们对模拟部分的干扰。
如果干扰严重,甚至可以分开使用两个电源,一般用电感电容隔离。也可以分别连接整板的数字和模拟部分的电源,并通过单独的路径直接连接到电源滤波电容的焊点。如果抗干扰要求不高,也可以随便连在一起。
技巧
1)如果不使用芯片的A/D或D/A功能,则无法区分数字电源和模拟电源。
2)如果使用A/D或D/A,还应考虑参考电源设计。
以上只是简单介绍了模拟电源、数字电源、开关电源的区别。如果你想成为一名工程师,当然,你要学习更多。
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