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《单片机技巧:快速入门有诀窍,先从最小系统开始入手,事半功倍》
里讲解了单片机最小系统的组成,其最小系统包括,电源电路、晶振电路、下载电路、复位电路等,其中文章《单片机基础入门:什么是上电复位,复位电路怎么设计》已经讲解了复位电路的工作原理,今天来详细讲解一下电源电路。
电子产品要想工作都离不开电源,电源是必须的电路。现在的单片机工作电压一般为DC5V或者DC3.3V,对于压差不太大的情况,一般使用降压芯片来实现电压的转化。下面介绍3.3V和5V常用的转换芯片。
3.3V电源系统
对于3.3V的单片机而言,需要一颗转3.3V的电源芯片。比较常用的是LM1117芯片。该芯片有多种固定输出的规格和可调输出,以固定3.3V输出为例,其电压输入范围为(2.6-15)V,最大输出电流800mA,常用的封装形式有:SOT-223,TO-220,TO-252,TO-263等。外围电路简单,如下图所示。
3.3V电源电路图
从上图可以看出只需要几个电容滤波即可,无需其他器件,方便实用。
5V电源系统
5V也是单片机常用的供电电源,尤其以51单片机居多。对于5V电源而言,大家比较熟悉的芯片是7805,但是7805转换效率比较低,对于电压差比较大的情况需要加装散热片,增大了板子的体积,所以这里不推荐7805,推荐LM2596。
LM2596是一款DC/DC芯片,输入电压最大可达45V,输出电流最大3A,LM2596的电路图如下所示。
5V电源电路图
从图上可以看出需要一颗功率电感和一个肖特基二极管。LM2596具有使能端,第5引脚接低电平芯片工作,接高电平芯片停止工作。LM2596的输出计算公式为:
Vout = 1.23×(1+R65/R64),所以通过调节R65/R64的比例即可实现调节电压输出的目的,假设R65=3K,R64=1K,则输出Vout=4.92V。
AD采样参考电源
单片机除了要供电外,可能还需要一个参考电源,用作AD采样的基准电压。引脚较少的单片机没有单独的AD电压基准引脚,但是引脚较多的单片机基本都有。单片机基准电压不需要消耗较多的电流,所以对芯片的带载能力要求较低。
这种基准芯片有很多,从成本及体积考虑,本文推荐TL431。TL431的典型电路如下图所示。
参考电源电路图
只需要几个电阻即可实现功能,输出电压Vout=1.25×(1+R67/R66),通过调节R67和R66的比值即可实现输出电压的调节。值得注意的是电阻R68,该电阻有要求,TL431要想正常工作需要的阴极电流要大于1mA。
假设给阴极提供2mA的电流,输入为5V,输出为3.3V,则R68=(5-3.3)V/2mA=850欧姆。