在电源设计中我们该如何选择电源模块呢?选择的前提是我们必须了解各种电源,以及它们之间的区别,这样才能正确的选择电源模块。
什么是模拟电源
即通过铁芯和线圈实现变压器供电,线圈的匝数决定了两端的电压比,铁芯的作用是传递变化的磁场,主线圈产生频率为50HZ(我国规定)的变化的磁场,这个变化的磁场通过铁芯传递给次级线圈,在次级线圈中产生感应电压,于是变压器就实现了电压的变换。
模拟电源的缺点:
线圈和铁芯本身都是导体,因此在转换电压的过程中会因自感电流而发热(损耗),所以变压器的效率很低,一般不超过35%。
变压器在音响设备功放中的应用。大功率的功放需要变压器提供更大的功率输出。因此,这只能通过增加线圈匝数和铁芯体积来实现。匝数的增加和铁芯体积的增大,会使其损耗增大。因此,大功率功放的变压器必须做得很大,这样就会使其体积庞大,发热量也很大。
什么是开关电源?
在电流进入变压器之前,晶体管的开关作用把我们通常的50HZ的电流频率提高到几万HZ。在如此高的频率下,磁场变化的频率也达到几万HZ。然后,就可以减少线圈匝数和铁心的体积,以获得相同的电压转换比。由于线圈匝数和铁心体积的减少,损耗大大降低。一般开关电源的效率达到90%,体积可以做得很小,输出稳定,所以开关电源具有模拟电源难以达到的优势。
开关电源的缺点:
开关电源也有自己的缺点,比如输出电压纹波和开关噪声,这些是线性电源所没有的。开关电源在音响设备-功放中的应用,在描述过程中已经显示出开关电源的优势,所以即使是大功率的功放,开关电源也可以做得非常精致和小巧。
什么是数字电源
模拟电源产品在使用简单、不需要太多参数改动的应用中更有优势,因为通过硬件固化就能够实现目标应用;而数字电源产品在可控因素较多、实时响应速度更快、需要多个模拟系统电源管理的复杂高性能系统应用中更有优势。
此外,在复杂的多系统业务中,与模拟电源相比,数字电源可以通过软件编程实现各种应用,其可扩展性和可重用性使用户能够轻松更改工作参数,优化电源系统,通过实时过流保护和管理,还可以减少外围器件的数量。
数字电源的优点:
首先它是可编程的,如通讯、检测、遥测等功能都可以通过软件编程来实现。另外数字电源性能高、可靠性高,灵活性强。
数字电源可以用DSP或者MCU来控制,相对而言DSP控制的电源采用数字滤波,能更好地适应复杂的电源要求,实时响应速度更快,电源稳压性能也比MCU控制的电源更好。
数字部分对模拟部分的干扰:
在单片机的数字部分和模拟部分之间,由于数字信号是频谱很宽的脉冲信号,数字部分对模拟部分的干扰很强烈。不仅数字电源和模拟电源一般是分开的,并用滤波器连接,而且在一些要求更高的场合,比如有些单片机内部的AD转换器进行AD转换时,往往会让数字部分进入休眠模式,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,甚至可以单独使用两个电源,一般用电感电容隔离。也可以将整个板子的数字部分和模拟部分的电源连在一起,用单独的路径直接接到电源滤波电容的焊点上。如果对抗干扰要求不高,直接连在一起就可以了。
如果不使用芯片的A/D或者D/A功能,则不需要区分数字电源和模拟电源。
如果使用A/D或D/A,还应考虑参考电源设计。