寫在前面大家在做板級電源設計的時候往往會有一種慣性思維：要麼選擇自己曾經用過的電源晶元來搭建電路；要麼直接選公司或者實驗室里現有的一些模塊；但是你選的這個電源器件很有可能是不符合你的使用場景的，這就會造成很多的問題。經典的不一定是最好的，經典也有過時的時候！當然涉及到板級電源的設計是一個 ...

寫在前面

大家在做板級電源設計的時候往往會有一種慣性思維：
要麼選擇自己曾經用過的電源晶元來搭建電路；
要麼直接選公司或者實驗室里現有的一些模塊；
但是你選的這個電源器件很有可能是不符合你的使用場景的，這就會造成很多的問題。
經典的不一定是最好的，經典也有過時的時候！
當然涉及到板級電源的設計是一個很大的工程，很難一下子全說完，所以這次只把大家對電源進行初步設計的時候常用的四種板級電源進行一個簡單的介紹。

REF電壓基準源

電壓基準，大多數人在設計的時候都會下意識的去忽略它，覺得只要是個電源都可以拿來當電壓基準REF。
咱們先講一講就是為什麼會用的電壓基準REF？
這就不得不提信號鏈路的概念：

在信號鏈路中最重要的一環ADC、DAC都需要用到電壓基準，也是我們常說的參考電壓。

大家可以這樣簡單的理解，信號鏈路對嵌入式系統來講就像人的五覺（視覺嗅覺聽覺……），來接受來自環境或者自然界的各種信號，但是自然界的信號很多都是模擬量，可我們的CPU只能識別數字信號呀，那可怎麼辦呢？
別怕，我們可以通過ADC把模擬信號轉化為數字信號。
這個轉化的過程就需要參考電壓REF的存在。

所以我們對這個電壓基準的要求就很高了：精密、穩定、可靠、低雜訊、可以恆定不變。

分類

並聯型：使用二極體或者穩壓管。

串聯型：使用特有的晶元，給它一個電壓，它給你一個穩定的參考電壓輸出。

那麼這些參數基準有哪些參數指標，是我們在設計的時候需要去註意的呢？

低雜訊

先提一個問題：為什麼高精度的ADC做不到期望的採樣位數？
不管是晶元內置的或者外掛的ADC採樣，你都很做到數據手冊里介紹的那樣的精度。
這是為什麼？很大一部分原因就是來自於參考基準電壓的雜訊。

比如說現在有一個24位的採樣晶元，當基準電壓是3.3V時，其最小分度如下圖：

如果這個時候我選擇了一款REF晶元3325，它的雜訊參數如上圖右邊所示。
2.5V的參考輸出，1mA的輸出電流（因為是做參考電壓，輸出電流只要不太大就行），有70μV的雜訊。
很顯然，撐死了你這次採樣精度只能到16位。

初始電壓精度/溫度穩定性/長期漂移

這三個參數我放在一起說
在講之前，大家可以去下載一下這個說明手冊：（放心中文的，我檢查過了）
https://www.semiee.com/2aa13a52-d1ea-4634-9238-ebb16b16c99b.html

打開之後，看第一頁就行：

高準確度決定初始電壓精度；
低漂移決定溫度穩定性；
長期漂移指的是時間引起的電壓變化。

靜態電流

靜態電流其實對於採樣電路來說，越小越好，因為一個外置設備，可能是想要正常工作一兩年的，想要減少功耗，當然是靜態電流越小越好。

小結

綜上，大家在選取電壓基準源的時候，要按照以下要求：

首先，要明確你的ADC採樣需要多少的精度以及最小分度；
考慮你的工作環境、溫度穩定性去算這個誤差，保證在你可以承受的範圍之內
剩下的只要雜訊、初始精度和穩定性能達到要求就行

LDO

LDO可以說是入門電源設計最簡單的一種電路了，但簡單並不意味著沒有風險。

風險一：晶元的溫升

輸出電流能力、晶元最小壓差、實際工況壓差、封裝熱阻都是影響晶元溫升的相關參數。

具體可以參考我的這篇筆記：[低壓差線性穩壓器LDO](https://www.yuque.com/docs/share/0362d18d-a27f-42b6-9ada-f0c5c1351f5c?# 《線性穩壓器LDO》)

風險二：瞬態響應

其實這應該說是LDO晶元的一個參數，或者說收據手冊裡面的一張圖。

Transient Response大家可以留意一下，一些國產1117晶元的數據手冊，很少有廠家敢把這個測試記錄放上去。

風險三：功耗

提到功耗，就不得不說靜態電流。下麵是四種1117晶元的對比圖：

當然這個和電壓基準源不一樣，靜態電流不是說越小越好，因為要考慮到後面所接負載的驅動電流，所以要綜合考量。

Buck/Boost

三個類型的DC/DC開關電源對比：

區別一：看電感值

1的電感值是47μH，而2的只需要2.2μH
同樣的電流，我的電感值只有你的十分之一，體積可以大大的減小；
其次電感值越大，意味著電流要繞很多圈數，造成很大的銅損。

區別二：看輸出電容

2、3明顯遠小於1的電容值。

區別三：看占板面積

差別更大。2、3所占空間非常小。

區別四：有無外置的續流二極體

現在大多新的DC/DC外圍開關電路，都不在需要二極體了，而是採用晶元內置的MOS管來代替，我們叫這種方式為同步整流。
以前那種老方式，需要外部二極體的，我們叫非同步整流。

一些平時不註意的參數

開關頻率與轉換效率

這兩個參數是一對需要平衡的冤家。

我們先來說說，為什麼會有開關頻率與轉換效率這兩個指標，也就是說這兩個指標有啥好處或者容易被什麼影響？
頻率可調：通過外部電路的阻容值搭配，可以實現頻率可調的目的，以獲得下麵的好處。
頻率越高，開關損耗越大，占據主導地位。頻率低了，電感和容值都會增加。

紋波及EMI

以前老是說紋波如何如何，但從來沒有去解釋過紋波是怎麼來的，所以這裡重點介紹一下。
下圖是一個非常典型的Buck電路，這類電路的基本原理就是：開關管的開關與儲能電感能量的釋放。

在上管打開時，電流走的是藍色的路線，通過電感和負載形成一個環路。
當上管關閉，下管打開時，因為電感的電流是不能突變的，所以會電流走綠色的線條。

這裡的下管就類似於以前續流二極體所起的作用，是電感L釋放自己能量的通路。