电路图如上图所示。????查看更多目录????1、防反接电路详解防反接电路采用N沟道MOS管来实现，DZ17的作用是将G级电压钳位到9.1V，防止烧毁MOS换。
这期也是电子丐帮，分享的是胡博设计的一个USB隔离器。因为口袋仪器的客户提出，外接5-30vdc电源时有击穿烧毁电脑usb口的风险，另外为了消耗库存六七年的usb a座连接器和库存四五年的外壳，所以说就有了本期的转换
目录 一、尖峰电压 Spike Voltage 减小电压尖峰 尖峰吸收缓冲电路 二、浪涌电流 Surge Current 浪涌保护器 线性浪涌抑制器 IC 一、尖峰电压 Spike Voltage 电压尖峰的特点是持续数十微妙及高达几百伏的电压，由雷击或负载阶跃的感应耦合产生，属于浪涌电压里的一种。电机、电容器和功率转换设备（如变速驱动器）是产生尖峰电压的主要因素。 通俗的说，就是在系统电压不稳，或者突然来电的时候，由于电子原件的电感、电容等原件的作用，会导致在系统中产生比正常工作的电压高许多甚至几倍十几倍的瞬间高电压，这个高电压的最高值就尖峰电压。 电压尖峰是电感续流引起的： 引起电压尖峰的电感可能是：变压器漏感、线路分布电感、器件等效模型中的感性成分等； 引起电压尖峰的电流可能是：拓扑电流、二极管反向恢复电流、不恰当的谐振电流等。 减小电压尖峰 减少电压尖峰的主要措施有： （1）减少可能引起电压尖峰的电感，比如漏感、布线电感等； （2）减少可能引起电压尖峰的电流，比如二极管反向恢复电流等； （3）将上述电感能量转移到别处。 采取上述措施后电压尖峰仍然不能接受，才考虑吸收电路。吸收是不得已的技术措施。 尖峰吸收缓冲电路 简单的缓冲电路是对冲击尖峰电流而言，电流尖峰的成因如下： （1）二极管（包括体二极管）反向恢复电流； （2）电容的充放电电流。这些电容可能是：电路分布电容、变压器绕组等效分布电容、设计不恰当的吸收电容、设计不恰当的谐振电容、器件的等效模型中的电容成分等。 缓冲的基本方法：在冲击电流尖峰的路径上串入某种类型的电感，常见于BUCK电路中。 注：由于缓冲电感的串入会显著增加吸收的工作量，因此缓冲电路一般需要与吸收电路配合使用；缓冲电路延缓了导通电流冲击，可实现某种程度的软开通（ZIS）。 尖峰电压吸收电路主要有三种设计方案： （1）利用齐纳二极管和超快恢复二极管（SRD）组成齐纳钳位电路； （2）利用阻容元件和超快恢复二极管组成的R、C、SRD软钳位电路； （3）由阻容元件构成RC缓冲吸收电路。 在开关电源电路中，通常经过稳压器7805后，在大的电解电容旁边加一个小的瓷片电容，小的电容滤除高的 dV/dt 尖峰电压。 二、浪涌电流 Surge Current 电路在遭雷击和在接通、断开电感负载或大型负载时常常会产生很高的操作过电压，这种瞬时过电压（或过电流）称为浪涌电压（或浪涌电流），是一种瞬变干扰。上文提到过，尖峰电压也是浪涌电压的一种。 在通常意义上，浪涌电流指电源接通瞬间，流入电源设备的峰值电流。由于输入滤波电容迅速充电，所以该峰值电流远远大于稳态输入电流。 浪涌导致的危害主要包括： （1） 存储器内数据丢失 （2） I/O接口电路复位，导致控制过程中断 （3） 线路板上的器件损坏 （4） 预置的校准值漂移 （5） 程序跑飞、系统死锁 （6） 变频器、直流电机驱动器等的输入整流模块故障 （7） 控制器发出错误指令，导致系统误动作 浪涌保护器 浪涌保护器（Surge Protection Device, SPD）是用来限制瞬态过电压及泄放相应瞬态过电流，保护电子电气设备安全的装置，又可称为电涌保护器（或防雷器、防雷保安器、避雷器等）。它至少应含有一个非线性元件。浪涌保护器实际上也是一种等电位连接器。 线性浪涌抑制器 IC LT4363 高压浪涌抑制器： 在正常操作情况下，一个外部 N 沟道 MOSFET 被驱动至全通，并充当一个具非常小电压降的传输器件。如果输出电压上升至高于由 FB 引脚上的电阻分压器设定的稳压值，MOSFET 就调节 OUT 引脚上的电压，从而使负载电路能够在瞬态事件发生期间继续运行。 SNS 和 OUT 引脚之间的可选电阻器用来控制过流事件，电流限制环路控制 MOSFET 上的栅极电压，以将电阻器两端的检测电压限制到 50mV。 无论过压还是过流事件都会启动一个电流源给连至 TMR 引脚的电容器充电。充电电流与输入至输出电压差有关，以使定时器周期随着日益严重的故障而缩短，从而确保 MOSFET 保持在其安全工作区之内。
12V-5V开关电源设计原理： 以12V电压作为输入，通过控制开关电路的通断时间，实现电感的充放电时间，改变输出电压的平均值，然后进行LC滤波，对输出电压进行电压和电流反馈控制，使其最后输出5V电压。在12V转5V的开关电源设计中有异步整流和同步整流两种电路设计，接下来我们依次就讲述其中的降压电路原理。 一、异步整流 1、通过控制开关闭合的时间即占空比产生需要的方波 这是简化之后的原理图，它的本质就是通过不停的开关来达到降压的目的，所以叫他开关电源。 它的输入是12V的直流电，然后我们给他不停的开关，波形就变了。如果是有一半时间闭合，一半时间断开，则到最后可以输出六伏的电压。（本质就是通过控制开关闭合的时间即占空比，来产生一个周期性的方波，也就是PWM波，占空比=输出电压/输入电压）。 而我们要从12V得到5V的电压，那么就需要42%的时间闭合，58%的时间断开（如下图的红色矩形波），但我们需要的是恒定电压的直流电即电压大小与方向随着时间推移都不改变（如下图蓝色的波浪线），怎么把这些矩形波变成恒定电压的直流5V电呢？ 1.注：因为开关电源里的开关周期的时间通常以微妙作为单位，所以就需要晶体管来替代开关（它能有每秒上万次的开关频率） 2、LC滤波电路 想要把图一里的红色矩形波变成蓝色波浪线即恒定电压的直流5V电，那就得靠LC滤波电路进行滤波了。 电感在电路最常见的作用就是与电容一起，组成LC滤波电路。我们已经知道，电容具有“阻直流，通交流”的本领，而电感则有“通直流，阻交流，通低频，阻高频”的功能。 如果把伴有许多干扰信号的直流电通过LC滤波电路(如图)，那么，交流干扰信号大部分将被电感阻止吸收变成磁感和热能，剩下的大部分被电容旁路到地，这就可以抑制干扰信号的作用。 当MOS管断开，电感首先充当电源的作用，当电感电流耗尽，此时电容进行放电，使电压维持在5V。此时，在输出端就获得比较纯净的直流电流（压）。 3、二极管的作用 在这里，二极管主要用于给电感续流，又称为续流二极管。因为MOS管断开时，电感一端处于悬空状态，由于电感的电流不能突变（可以突变，比如从2A瞬间降至0，但电感会通过抬升电压维持电流防止突变，一旦突变则会损坏电路），此时给电路并联一个二极管以给电感续流形成回路。在这里放二极管还有个好处，是因为二极管的单向导电性使得MOS管闭合时，该支路断开，不影响LC滤波电路。 二、同步整流电路 1、开关电源优势及改进 开关电源的优势： ①功耗低，效率高。 ②体积小，重量轻。 ③稳压范围宽。 开关电源的损耗来源： ①开关管损耗。 ②电感电容损耗。 ③二级管损耗 开关电源的损耗分析：开关电源的效率可以达到90%以上，如果精心优化与设计，甚至可以达到95%以上，这在以电池作为电力来源的场合非常重要，例如手机、小型无人机等。因此开关电源设计的优劣程度将直接影响设备的续航能力。 我们通过上面的分析，清楚的意识到开关电源的损耗其实是一个非常重要的问题，同时大家都知道，无论电流多大，只要有电流存在，二极管的固定压降就是0.4V左右，电流1A的话意味着二极管消耗的功率就是0.4W，这其实是一个不小的损耗，因此我们可以把续流二极管使用另一个MOS管来代替，只需要保证这两个MOS关的开关状态相反即可，如下图所示，这也是所谓的同步整流电路。
目录一 概念及特点1 概念2 特点二 架构分类1 常见的三种原理架构2 Buck电路工作原理详解三 设计技巧及主要技术参数选用要求1 输入/输出电压2 输出电流3 纹波4 效率5 瞬态响应 6 开关频率7 反馈参考电压及精度8 线性稳定度和负载稳定度9 EN电平10 保护性能11 其它四 器件选型一般原则五 外围器件选择的要求1 输入电容2 输出电容3 BST电容4 电感5 VCC电容6 反馈电容7 反馈电阻和EN分压电阻六 PCB设计要求1. 输入电容2. 电流环路面积3. 反馈信号线4. 自举电容5. 芯片散热 一 概念及特点 1 概念 DC-DC指直流转直流电源（Direct Current）。是一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置。如，通过一个转换器能将一个直流电压（5.0V）转换成其他的直流电压（1.5V或12.0V），我们称这个转换器为DC-DC转换器，或称之为开关电源或开关调整器。 DC-DC转换器一般由控制芯片，电感线圈，二极管，三极管，电容器构成。在讨论DC-DC转换器的性能时，如果单针对控制芯片，是不能判断其优劣的。其外围电路的元器件特性，和基板的布线方式等，能改变电源电路的性能，因此，应进行综合判断。 DC-DC转换器的使用有利于简化电源电路设计，缩短研制周期，实现最佳指标等，被广泛用于电力电子、军工、科研、工控设备、通讯设备、仪器仪表、交换设备、接入设备、移动通讯、路由器等通信领域和工业控制、汽车电子、航空航天等领域。具有可靠性高、系统升级容易等特点，电源模块的应用越来越广泛。此外，DC-DC转换器还广泛应用于手机、MP3、数码相机、便携式媒体播放器等产品中。在电路类型分类上属于斩波电路。 2 特点 其主要特点是效率高：与线性稳压器的LDO相比较，效率高是DCDC的显著优势。通常效率在70%以上，效率高的可达到95%以上。其次是适应电压范围宽。A: 调制方式 1: PFM（脉冲频率调制方式） 开关脉冲宽度一定，通过改变脉冲输出的频率，使输出电压达到稳定。PFM控制型即使长时间使用，尤其小负载时具有耗电小的优点。 2: PWM（脉冲宽度调制方式） 开关脉冲的频率一定，通过改变脉冲输出宽度，使输出电压达到稳定。PWM控制型效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声。B: 通常情况下 采用PFM和PWM这两种不同调制方式的DC-DC转换器的性能不同点如下。 PWM的频率，PFM的占空比的选择方法。PWM/PFM转换型小负载时实行PFM控制，且在重负载时自动转换到PWM控制。 二 架构分类 1 常见的三种原理架构 A：Buck（降压型DC/DC转换器）B：Boost（升压型DC/DC转换器）C：Buck-Boost（升降压型DC/DC转换器） 2 Buck电路工作原理详解 伏秒平衡原则：处于稳定状态的电感，电感两端的正伏秒积等于负伏秒积，即：电感两端的伏秒积在一个开关周期内必须平衡。 当开关导通时：输入电压Vin加到LC滤波器的输入端，电感上的电流以固定斜率线性上升。 当开关关断时：由于电感上的电流不能突变，电感中存储的能量向负载释放,电感电流通过二极管续流 ，在这个阶段，电流波形是一条斜率为负的斜线。如下图： 三 设计技巧及主要技术参数选用要求 DC-DC电路设计至少要考虑以下条件： A. 外部输入电源电压的范围，输出电流的大小。 B. DC-DC输出的电压，电流，系统的功率最大值。 1 输入/输出电压 要按照器件的推荐工作电压范围选用，并且要考虑实际电压的波动范围，确保不能超出器件规格。 2 输出电流 器件持续的输出电流能力是一个重要的参数，选用时要参考此参数，并要保留一定的余量。此参数的选取还要评估电路的瞬间峰值电流和发热的情况，综合来确定，并满足降额要求。 3 纹波 纹波是衡量电路的输出电压波动的重要参数。要关注轻载和重载纹波，一般轻载纹波要大。注意核电等场合下轻载纹波是否会超出要求。实际测试下各种场景负载下的情况。通常选用示波器20M带宽来测试。 4 效率 要同时关注轻载和重载两种情况。轻载会影响待机功率，重载影响温升。通常看12V输入，5V输出下10mA的效率，一般要80%以上。 5 瞬态响应 瞬态响应特性反应负载剧烈变化时系统是否能及时调整以保证输出电压的稳定。要求输出电压波动越小越好，一般按峰峰值10%以下要求。 实际要注意按推荐值选用反馈电容。常见取值在22p到120pF。 6 开关频率 常用的开关频率多数在500kHz以上。较高的开关频率1.2M到2M的也有，由于频率高开关损耗增加IC散热设计要好，故主要集中在5V低压输入小电流的产品。开关频率关系到电感电容的选用，其它如EMC，轻载下噪音等问题也与之有关。 7 反馈参考电压及精度 反馈电压要与内部的参考电压相比较，配合外部的反馈分压电阻，输出不同电压。不同产品的参考电压会有不同，如0.6~0.8V，替换时注意调整反馈电阻。 反馈电阻要选用1%精度，只要根据厂家推荐来选，一般不要选的过大，以免影响稳定性。 参考电压精度影响输出准确度，常见精度在2%以下，如1%~1.5%,精度高的产品成本会有差别。根据需要选择。 8 线性稳定度和负载稳定度 线性稳定度反应输入电压变化输出电压稳定性。负载稳定度反应输出负载变化输出电压稳定性。一般要求1%，最大不要超3%。 9 EN电平 EN高低电平要满足器件规格要求，有些IC不能超出特定电压范围；电阻分压时注意满足及时关断，并且考虑电压波动最大范围内要满足。 由于时序控制的需要，该引脚会增加电容，为了电平调节和关断放电，同时要有对地电阻。 10 保护性能 要有过流保护OCP，过热保护OTP等，并且保护后条件消失能自恢复。 11 其它 要求有软启动；热阻和封装；使用温度范围要能覆盖高低温等。 四 器件选型一般原则 ✔ 普遍性✔ 高性价比✔ 易采购生命周期长✔ 兼容和可替代✔ 资源节约✔ 降额✔ 易生产和归一化 五 外围器件选择的要求 1 输入电容 要满足耐压和输入纹波的要求。一般耐压要求1.5~2倍以上输入电压。注意瓷片电容的实际容量会随直流电压的偏置影响而减少。 2 输出电容 要满足耐压和输出纹波的要求，一般耐压要求1.5~2倍。 纹波和电容的关系： 3 BST电容 按照规格书推荐值。一般0.1uF-1uF。耐压一般要高于输入电压。 4 电感 不同输出电压的要求电感量不同；注意温升和饱和电流要满足余量要求，一般最大电流的1.2倍以上（或者电感的饱和电流必须大于最大输出电流＋0.5*电感纹波电流）。通常选择合适的电感值L，使ΔIL占输出电流的30% to 50%。计算公式： 5 VCC电容 按规格书 要求取值，不能减小，也不要太大，注意耐压。 6 反馈电容 按规格书 要求取值，不同厂家芯片取值不同，输出电压不同也会有不同的要求。 7 反馈电阻和EN分压电阻 要求按规格书取值，精度1%。 六 PCB设计要求 1. 输入电容 就近放在芯片的输入Vin和功率的PGND，减少寄生电感的存在，因为输入电流不连续，寄生电感引起的噪声对芯片的耐压以及逻辑单元造成不良影响 。电容地端增加过孔，减少阻抗。 2. 电流环路面积 功率回路尽可能的短粗，保持较小的环路面积，较少噪声辐射。SW是噪声源，保证电流的同时保持尽量小的面积，远离敏感的易受干扰的位置。如，电感靠近SW引脚，远离反馈线。输出电容靠近电感，地端增加地过孔。 3. 反馈信号线 FB是芯片最敏感，最容易受干扰的部分，是引起系统不稳定的最常见原因 。 1）FB电阻连接到FB管脚尽可能短，靠近IC放置，减少噪声的耦合；FB下分压电阻通常接信号地AGND； 2）远离噪声源，SW点，电感，二极管（非同步buck）；FB走线包地； 3）大电流负载的FB在负载远端取，反馈电容走线要就近取。 4. 自举电容 BST的电容走线尽量短，不要太细。 5. 芯片散热 芯片散热要按设计要求，尽量在底下增加过孔散热。
有时候想找一个电压转换电路，还不容易发现，只能平时多积累，等到使用时直接拿出来这种电源都需要绘制PCB电路板，如果用洞洞板搭出来可能存在干扰，输出纹波大等等，对于电路的布局应该参考官方手册。这是一个国产电源芯片，输入电压范围宽，直流输入电压16V至90V,可以满足大多数工作环境，可以通过反馈电阻，得到不同的输出电压。内置开关mos管，输出电流不大，在0.6A,也可以满足大多数负载。内置有限流功能和短路保护功能。 48V转换12V 不管是维修还是设计电路时，都会需要把某一种电压转换成另一种电压，比较常见的就是48V电压转换12V,如果要效率高，就只能通过DCDC芯片，转换的方法大体分为两种，一种是隔离的电源，一种是非隔离的电源，要想简单还是分隔的。 所谓非隔离就是输入和输出共地，输入地和输出地没有隔开，这种要比隔离的简单一点，它们各有优缺点，根据不同应用环境可以选择不同的方法。现在这种DCDC的芯片有很多，国产也有很多，SL3043，但是国产的效率和待机功率对比进口的还是差点，如果要求不高，国产的也可以满足。输入电压:10V至120V输出电压:1.25V-50V输出电流：10A＞90%的效率逐周期限流保护， 输出短路关断保护，热保护 48V转换12V 不管是维修还是设计电路时，都会需要把某一种电压转换成另一种电压，比较常见的就是48V电压转换12V,不考虑所有因素，只要能输出12V就可以，转换的方法有很多，首先使用最少的电子元件转换出电压。 使用串联稳压的方式是最简单的，只需要一个三极管和一个电阻一个稳压二极管就可以得到一个12V电压。R188应该用10k电阻。 此电路优点是元件少，容易实现，缺点是不能输出大电流，100ma以内，电流越大损耗越大，效率越低，用作实验和测试是最方便的电源，当然在不考虑效率的情况下，只要三极管的电流足够大，散热足够好，电流大也是可以的。
直流稳压电压电源的设计思路是将220V,50HZ交流电通过变压器降为合适交流电压值，然后经过整流电路将交流电转为直流电，再通过滤波电路滤除直流电中的交流成分，最后通过集成稳压器构成的稳压电路转化为稳定直流电输出。集成稳压器具有体积小、重量轻、安装和调试方便、可靠性和稳定性高等优点。 1.整流电路设计 方案一:采用半波整流电路 半波整流电路如图2所示，半波整流电路只利用电源输出电压的正半周，电源的利用效率非常低，会带来很大的资源浪费，它仅在高电压、小电流等少数情况下使用，--般半波整流电路电源电路中很少使用。 图2 半波整流电路图 方案二:采用全波整流电路 全波整流电路图见如图3所示，全波整流电路中的每个整流二极管上流过的电流只是负载电流的--半，比半波整流小--倍，它所使用的整流器件较半波整流时多一倍。全波整流电路的整流电压脉动较小，变压器的利用率比半波整流时高很多，整流器件所能承受的反向电压较高。但是全波整流电路需要特制的变压器才能正常工作，变压器二次绕组需要-一个中心抽头，制作起来会比较麻烦。 图3 全波整流电路图 方案三:采用桥式整流电路 桥式整流电路如图4所示，这种整流电路使用普通的变压器，比一般的全波整流电路多用到了两个整流二极管。因为整流二极管以四个连接成电桥形式，所以称这种整流电路为桥式整流电路。桥式整流电路使用的整流器件较一般的全波整流电路多一倍，但是其每个器件所承受的反向电压较小，在直流稳压电源的设计当中得到广泛使用。 图4 桥式整流电路图 综合考虑以上3种方案的优缺点，决定采用方案三:桥式整流电路。 2.滤波电路设计 方案一:采用电感滤波电路 电感滤波电路如图5所示，电感滤波电路是利用电感对脉动直流的反向电动势来达到滤波的作用，电感量越大，其滤波效果越好。电感滤波电路带负载能力比较好，多用于负载电流较大的场合。如果忽略电感线圈的直流电阻，负载上的直流电压与不加滤波时负载上的直流电压基本相同。电感滤波电路输出电压没有电容滤波高。在电感滤波电路中，峰值电流很小，整流管的导电角较大，输出特性比较平坦，但是由于铁心的存在，笨重、体积大，容易引起电磁干扰，电感滤波电路用只用在低电压、大电流场合。 图5 电感滤波电路 方案二:采用RC滤波电路 RC滤波电路如图6所示，它是由两个电容和一个电阻组成，又称π型RC滤波电路。这种滤波电路由于增加了一个电阻R1，使交流纹波都分担在R1.上。R1和C2越大其滤波效果越好，但R1过大又会造成压降过大，减小了输出电压。在RC滤波电路中，一般R1应远小于R2。 图6 RC滤波电路图 方案三:采用LC滤波电路 LC滤波电路如图7所示，LC滤波电路是-种与RC滤波电路相对的滤波电路，此滤波电路的优点是综合了电容滤波电路纹波小和电感滤波电路带负载能力强的特性。 图7 LC滤波电路图 方案四:采用电容滤波电路 电容滤波电路如图8所示，电容滤波电路是利用电容的充放电原理达到滤波的作用。电容滤波电路简单，纹波较小，负载直流电压比较高，它适用于负载电压较高，负载变动不大的场合，使用电容滤波电路也减轻了电路设计工作。由于电感的体积和制作成本等原因，滤波电路多采用电容滤波。 图8电容滤波电路 基于以上的电路对比分析，选用电容滤波电路。 3.稳压电路设计 稳压电路的作用是为电路提供更加稳定的直流电。整流滤波电路的输出电压和理想直流电源还有一定的差距，主要因为两方面的原因:第一，当负载电流发生变化时，由于整流滤波电路存在内阻，输出的直流电压将会随之发生变化;第二，当电网电压有波动时,整流电路的输出电压与变压器副边电压有直接的关系，因此输出直流电压也会发生变化。 根据设计任务的要求，利用可调式三端集成稳压器LM317和LM337组装的电路可对称输出士5v的直流电压。进一步改进为组装输出连续可调的士1.2v-士7v。 4.可调式三端集成稳压器 可调式三端集成稳压器克服了固定三端稳压器输出电压不可调的缺点,同时有继承了三端固定式集成稳压器的一些优点。可调式三端集成稳压器CW317 和CW337是一种悬浮式串联调整稳压器, 317系列集成稳压器能够输出连续可调的正电压，337系列集成稳压器能够输出连可调的负电压。它们的外形如图9所示，内部电路如图10所示，典型应用电路如图11所示。 图9 CW317和CW337外形图 图10 可调式三端集成稳压器内部原理图 图11 CW317和CW337典型应用电路 在实际的应用当中，为了使电路正常工作,一般317和337系列稳压器输出电流不小于5mA。其输入电压范围在2~40V之间,输出电压可在1.25V~37V之间调整,负载电流可达到1.5A,因为调整端的输出电流非常小且恒定,可将其忽略不计,这样输出电压可用下式（1）表示: （1） 在上式中，1.25V是集成稳压块输出端与调整端之间的固有参考电压，此电压加于给定电阻R1两端，会产生一个恒定电流通过输出电压调节电位器Rp,通常电阻R1:取值为120Ω ~ 240Ω,根据LM317输出电压表达式，取: R1=2.2k, R2=2k。Rp一般使用精密电位器，与其并联的电容器C可进一步减小输出电压的纹波。 可调式稳压器内部含有过流、过热保护电路，具有安全可靠，性能优良、不易损坏、使用方便等优点。其电压调整率和电流调整率均优于固定式集成稳压构成的可调电压稳压电源。LM317系列和1M337系列的引脚功能基本相同。 LM317的一-些特性参数如下: (1)输出电压可调范围: 1.2V~37V; (2)输出负载电流: 1.5A; (3)输入与输出工作压差U=Ui-U。: 3~40V。 5.集成稳压器的参数关系 在直流稳压电源的设计当中，集成稳压器的输出电压Uo应与稳压电源要求的输出电压的大小及范围相符。稳压器的最大允许电流I < Io max，稳压器的输入电压Ui以满足下式（1）。 Uo max+ (Ui-Uo) min ≤ Ui ≤ Uo min+ (Ui-Uo) max (1) 在式(1)当中，Uo max 为稳压电源的最大输出电压; Uo min 为稳压电源的最小输出电压; (Ui-Uo) min为稳压器的最小输入输出压差; (Ui-Uo) max 为稳压器的最大输入输出压差。 可调式三端集成稳压器输出电压Uo满足下式（2） Uo = 1.25 × ( 1 + RpR1 )（2） 电路进行电路仿真 1.直流电压输出电路仿真 采用Multisim仿真软件对所设计的电路进行电路仿真，仿真运行结果如图12: 图12 士1.2v-士7v直流电压对称输出电路Multisim仿真效果 士1.2v直流电压输出万用表显示如图13所示，士1.2v直流电压输出示波器显示如图14所示，士7v直流电压输出万用表显示如图15所示，士7v直流电压输出示波器显示如图16所示。 图13 士1.2v直流电压输出万用表显示 图14 士1.2v直流电压输出示波器显示 图15 士7v直流电压输出万用表显示 图16 士7v直流电压输出示波器显示
一般的产品用的都是直流电源，像手持产品多是5V电源，一些小设备也是5V，大一些的设备12V的稍多一些，车载电子产品有12V和24V两种电源。 这些电源输入的防护电路主要包括过压保护，过流保护，防反接，储能/滤波电路等。下面是两个车载产品中的示例：示例1：12V电源进来后分别是LC滤波(防护电压波动)，保险丝过流保护，TVS(高电压脉冲)防护，共模电感滤波(针对车载电源共模干扰)；防反接保护在负极上；示例2：12V电源进来后分别是LC滤波(防护电压波动)/共模电感滤波(针对车载电源共模干扰)，防反接保护，TVS(高电压脉冲)防护；这里没有保险丝过流保护，是因为这款产品使用了外置保险丝；下面分部介绍。 TVS(高电压脉冲)防护 在DCinput的时候，有时由于供电环境的变化会带来一些瞬时脉冲。而要消除瞬时脉冲对器件损害的最好办法，就是将瞬时电流从敏感器件引到地,一般具体做法是将TVS管在线路板上与被保护线路并联。这样，当瞬时电压超过电路正常工作电压后，TVS管将发生雪崩击穿，从而提供给瞬时电流一个超低阻抗的通路，其结果是瞬时电流通过TVS管被短路到GND，从而避开被保护器件，并且在电压恢复正常值之前使被保护回路一直保持截止电压。而当瞬时脉冲结束以后，TVS管再自动恢复至高阻状态，整个回路又回到正常电压状态。 这种防护只能应对由于供电环境的变化会带来一些瞬时脉冲，如果是电压输入不稳定，或者有长时间超过规定电压的情况，那么要用其他方法搭建限压电路，高于或低于规定的电压就进行截断电源的操作，相关知识可自行搜索。 TVS(Transient Voltage Suppressor)二极管，又称为瞬态抑制二极管，是普遍使用的一种新型高效电路保护器件，它具有极快的响应时间（亚纳秒级）和相当高的浪涌吸收能力。 当它的两端经受瞬间的高能量冲击时，TVS能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，以吸收一个瞬间大电流，把它的两端电压箝制在一个预定的数值上，从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。主要用在具有静电和电压尖峰的电路中起保护作用。TVS工作过程上图是TVS的工作图形，首先解释几个TVS相关的参数：1、VRWM（最大反向工作电压）：在这个电压下，TVS的功耗很小，使用时要使被保护电路的工作电压低于此值，以便TVS接入电路后不影响电路工作。2、VBR（反向击穿电压）：这是TVS管通过电流IR时的电压，这是TVS管导通的标志电压，从此点开始TVS进入雪崩击穿。3、VCL（最大钳位电压）：指当TVS流过IPP电流时的电压，是TVS管将电压尖峰钳制到的电位值。比如来了1000V、2000V的电压尖峰，都会被TVS钳制到VCL电平。VCL要小于被保护电路的最大耐压值，比如被保护芯片耐压30V，那么就要选VCL小于30V的TVS。4、IPP（最大反向脉冲峰值电流）：是TVS允许通过的最大脉冲峰值电流，超过此值，TVS可能损坏。5、TVS管分为单极性和双极性，若TVS管有可能承受来自两个方向的尖峰脉冲电压(浪涌电压)冲击时，应当选用双极性的，否则选用单极性。6、CJ（结电容）：电容量C是由TVS雪崩结截面决定的，这是在特定的1MHz频率下测得的。C的大小与TVS管的电流承受能力成正比，C太大将使信号衰减。因此，C是数据接口电路选用TVS管的重要参数。对于信号频率越高的回路，TVS的电容对电路的干扰越大，形成噪声或衰减信号强度也大。高频回路一般选择电容应尽量小(如LCTVS、低电容TVS，电容不大于3 pF)，而对电容要求不高的回路，电容的容量选择可高于40 pF。选型：1、首先确定电路是否存在两个方向的电压尖峰，如果有就选双极性TVS，如果没有就选单极性TVS。2、确定电路的正常工作电压、最大耐压值，凭此来确定TVS的VRWM、VCL。3、大概评估电压尖峰的频率、幅值，从而确定TVS的功率，从而确定其封装。比如一个DCDC电路，正常工作电压24V，电源芯片耐压值为40V，电压尖峰能量并不大。那么TVS就要选单极性，VRWM大于24V，VCL小于40V的TVS，电压尖峰能量不是很大，封装可以选SOD123的。选择上图中的SMF24A是比较合适。 防反接保护 二级管型防反接保护电路1、通常情况下直流电源输入防反接保护电路是利用二极管的单向导电性来实现防反接保护。如下图1示：这种接法简单可靠，但当输入大电流的情况下功耗影响是非常大的。以输入电流额定值达到2A,如选用Onsemi的快速恢复二极管 MUR3020PT，额定管压降为0.7V，那么功耗至少也要达到：Pd＝2A×0.7V＝1.4W，这样效率低，发热量大，要加散热器。2、另外还可以用二极管桥对输入做整流，这样电路就永远有正确的极性(图2)。这些方案的缺点是，二极管上的压降会消耗能量。输入电流为2A时，图1中的电路功耗为1.4W，图2中电路的功耗为2.8W。 图1中，一只串联二极管保护系统不受反向极性影响，二极管有0.7V的压降， 图2 是一个桥式整流器，不论什么极性都可以正常工作，但是有两个二极管导通，功耗是图1的两倍。MOS管型防反接保护电路N沟道MOS管通过S管脚和D管脚串接于GND通路上，电阻R1、R2为MOS管提供电压偏置，利用MOS管的开关特性控制电路的导通和断开，从而防止电源反接给负载带来损坏。正接时候，R2提供VGS电压，MOS饱和导通。反接的时候MOS不能导通，所以起到防反接作用。功率MOS管的Rds（on）只有20mΩ实际损耗很小，2A的电流，功耗为（2×2)×0.02=0.08W根本不用外加散热片。解决了现有采用二极管电源防反接方案存在的压降和功耗过大的问题P沟道MOS管通过S管脚和D管脚串接于电源和负载之间，电阻R1、R2为MOS管提供电压偏置，利用MOS管的开关特性控制电路的导通和断开，从而防止电源反接给负载带来损坏。正接时候，R1提供VGS电压，MOS饱和导通。反接的时候MOS不能导通，所以起到防反接作用。功率MOS管的Rds（on）只有20mΩ实际损耗很小，2A的电流，功耗为（2×2)×0.02=0.08W根本不用外加散热片。解决了现有采用二极管电源防反接方案存在的压降和功耗过大的问题VZ1为稳压管防止栅源电压过高击穿mos管。NMOS管的导通电阻比PMOS的小，最好选NMOS。NMOS管接在电源的负极，栅极高电平导通。PMOS管接在电源的正极，栅极低电平导通。R1和R2构成一个分压电路，给MOS管的栅极提供一个合适的电压让它可以导通，而VZ1则是保护MOS管的栅极不要超过它的门槛电压。而C1和R3可以理解为对电路的保护作用吧，电路未工作时，此刻可以通过C1和R3这两个器件构成电路中的交流信号滤除作用，也可以释放后面容性负载或者感性负载的能量释放。 过电流保护 多电流保护电路有很多种，最长使用的是保险丝。保险丝限流保护保险丝限流保护广泛应用于开关电源等电路当中，保险丝有自恢复和不可恢复的，PTC就属于可恢复的一种，保险丝的工作原理是电流发生异常时候，当功率升高到一定的强度时候，电流导致温度过热保险丝熔断，输入电路断开。其他还有多种方法，感兴趣的话可以自行搜索。 共模电感 采用共模电感滤波通常针对存在共模干扰的车载电路等环境，简单进行如下介绍。实际上，在电源中差模干扰和共模干扰往往同时存在，因此，电源滤波电路一般指将共如上图所示。模和差模滤波结合起来，Le为共模扼流圈，由于LC的两个线圈绕向一致，当电源输人电流流过LC时，所产生的磁场可以互相抵消，不会引起磁芯的饱和，因此，它使用导磁率高的磁芯。Le对共模噪声来说，相当于一个很大电感量的电感，故它能有效地抑制共模传导噪声。负载输入端分别对地并接的电容Cy对共模噪声起旁路作用。共模扼流圈两端并联的电容CX对差模噪声起抑制作用。R为CX的放电电阻，它是VDE-0806和IEC-380安全技术条件标准所推荐的。图中各元件的参数范围：Cx=0.1~2pF;Cy=22~33nF;Le=几~几十mH，随工作电流不同而取不同的参数值。如电流为25A时，Le=1，8mH;电流为0.3A;Le=47mH。扼流圈一般用高磁导率棒状磁芯材料，对于消除高频干扰效果很好，但对于大工作电流之情况，扼流圈的体积比较庞大，用以避免磁饱和。 pi型滤波电路 π型滤波器包括两个电容器和一个电感器，它的输入和输出都呈低阻抗。π型滤波有RC和LC两种，在输出电流不大的情况下用RC，R的取值不能太大，一般几个至几十欧姆，其优点是成本低。其缺点是电阻要消耗一些能量，效果不如LC电路。滤波电容取大一点效果也不错。LC电路里有一个电感，根据输出电流大小和频率高低选择电感量的大小。其缺点是电感体积大，笨重，价格高。现在一般的电子线路的电源都是RC滤波。很少用LC滤波电路.在SoC的电源输入端，常常采用磁珠+电容的pi型滤波电路(如下图)，滤除电源上的高频噪声。在模拟器件的电源输出端，常常采用RC的pi型滤波电路，滤除电源上的低频噪声。
开关电源是各种电子设备必不可缺的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。由于深圳开关电源内部关键元器件工作在高频开关状态，功耗小，转化率高，且体积和重量只有线性电源的20%...
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