【硬件设计】降压电源电路设计
时间：2022-10-13 15:00:00
文章目录
- 降压电源电路设计
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- 一、前言
- 二、低压差降压电源设计
- 三、高压差降压电源设计
- 四、电源中的隔离
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- 4.1 电源隔离
- 4.2 模数隔离
降压电源电路设计
摘要：
- 如何设计单片机电源电路？
- 如何设计 12V 转 5V ？
- 如何设计 5V 转 3.3V 电路？
- 什么是电源隔离和模数隔离？
一、前言
嵌入式开发不仅局限于软件层面，还必须掌握一些基本原理图设计和 2 层板的 PCB 布线，在设计开发板的过程中，我们的电子元件经常使用各种电压，通常由更高的电压降压获得，例如，我们有电源 12V，想获得 5V 和 3.3V 降压芯片可用于降压，然而，在电源设计中，我们也需要注意一些关键点，注意降压芯片和降压电路的使用场景。如果我们不小心使用了错误的地方，它会导致翻车，从几顿饭到重开
二、低压差降压电源设计
低压差降压电路是指输入电压与输出电压之间的压差较小 1.5V-3V 左右电路设计一般采用线性 LDO，即线性稳压源，在线区域工作，简单地说是电阻分压，只能用于降压转换，输出电流基本等于输入电流，当输入输出压差大时，系统转换效率低，功耗高，常用于单片机设计 AMS1117 由于电路简单，如低压差电压设计 5V 降压到 3.3V：
只需要一个芯片，加几个电容器降压，成本低，降压效果好
也许当你看到这个电路时，你会想，我能用吗？ LDO 来将 12V 降压到 5V 呢？在这里，我不推荐使用线性稳压源来降低压力 12V 以获取 5V 电压，12V 到 5V 间的压差是 7V，如果电流稍微大一点，功耗会很高。说白了，发烧严重。即使你只接一台单片机，加一台 TFT 屏幕，AMS 会发烧严重，所以线性 LDO 只适用于低压差降压，不推荐高压差(也可以考虑输出电流极小)
三、高压差降压电源设计
对于高压差的电源设计，建议使用开关电源进行降压。对开关电源的简单理解是开关输入电源，处理输出后获得电压输出。在单片机设计中，开关电源通常用于差降压
因为在高压差的情况下，开关电源效率高，功耗小，特别是当输出电流大时，发热不会太严重，一般单片机我们的供电是 12V 想用它获得的直流 5V 因此，建议使用直流 DC-DC 开关电源转换电路是对的 DC（直流）电源进行开关，获取 DC(直流)输出
开关电源一般外部元件较多，设计布局要稍加注意，这里我展示一个常用的大电流开关电源设计(12V - 5V），使用 XL4015 转换效率可达95%，电流最高可达 5A！
四、电源中的隔离
4.1 电源隔离
在单片机电源设计中，经常会遇到一些需要隔离的情况。例如，我使用光耦合隔离模块来控制外部电路的导通，外部电路也需要单片机的电源。如果我们直接向外部电路提供单片机电源，光耦合隔离等于没有完成。如果我们想完全隔离它，电源也要隔离，一般有两种方法：
- 用两套电源
- 使用一套电源，但在不同电源之间添加隔离芯片，如以下光耦合隔离电路、单片机电源和光耦合控制电路输出电源，使用隔离芯片进行隔离
4.2 模数隔离
除了电源隔离外，还会干扰一些模拟电路和数字电路，如
- 地线阻抗不是0，当电流通过时，会有电压降，使参考电压不再相同，特别是数字电路上的脉冲干扰电压影响模拟电路。数字信号通常是矩形波，有大量的谐波。如果电路板中的数字地面与模拟地面不从接入点分开，则数字信号中的谐波很容易干扰模拟信号的波形。
- 当模拟信号为高频或强电信号时，也会影响数字电路的正常运行
因此，我们还应该对模拟电路和数字电路进行模数隔离，常用的方法是将两个电路连接起来 GND 单独加 0 由于欧电阻接入电源地， 0 由于单点接地，可限制噪声 0 欧洲电阻也有阻抗，可以衰减所有频率的噪声，限制噪声电流通过。具体连接方法如下图所示：
