如何解耦电源?
电源解耦的最终目的是使负载正常工作,使电源特性更接近理想电源。——能够快速响应负载的电流需求,电压稳定,噪声干净。并且由电源在电路的所有部分之间产生的耦合干扰被最小化。
1.理想的电源:
“理想电源”电压稳定,无噪音,输出功率无限,响应速度无限快。也就是说,无论负载消耗的电流如何变化,以什么速度变化,电源的电压都应该是一个稳定的值。不会受到任何负载的影响,并完全满足负载的供电要求,且不会影响负载的正常运行。
2.实际电路常用电源器件的简单介绍:
电子电路中经常使用的实际电源设备包括两种类型:线性稳压器:的供电原理是利用负反馈原理,通过两个电阻将输出电压分压后反馈给运算放大器的输入端,而运算放大器的另一个输入端连接固定的参考电压Vref。根据虚短虚断和负反馈原理,运算放大器会自动调节输出电压,从而调节调节管(图中FET)的导通电阻,使输出电压Vout和Vref满足Vout R2/(R1R2)可以看出,线性稳压电源可以等效为串联在电源和负载之间的可变电阻。当电源电压或负载电流发生变化时,电阻的阻值也随之变化,从而保持负载分压不变。
开关电源:场效应管充当开关。当场效应晶体管导通时,电源为电感和电容充电,并为负载提供能量。当场效应晶体管关断时,存储在电感和电容中的能量通过续流二极管形成一个回路,为负载提供电能。输出电压可以通过控制场效应晶体管开关的占空比来调节。
这两种电源常用于电子电路中。这两种电源各有优缺点,使用场合也不同。每种电源都可以细分为几个子类,超出了本文电源去耦的范围。从上面的简要介绍中,我们可以看出这两种实用的电源都有局限性。
3. 实际电源与理想电源的差距:
(1)实际电源设备的特性与理想电源之间存在差距:响应速度:据说通过负反馈改变调节管的导通电阻来稳定线性稳压电源。然而,运算放大器的带宽有限,负反馈的过程需要一些时间。因此,实际的线性稳压电源需要一定的响应时间。换句话说,当负载的输入电压或电流变化过快或幅度过大时,供电装置无法响应或完全消除这种变化,负载的供电电压就会发生变化,从而影响负载的正常运行。
噪声特性:开关电源工作在开关状态,即电路内部电流有急剧变化,所以噪声比线性稳压器大。而且电源内部的各种半导体器件也有噪声。这些噪声和电源的不良特性都会对负载产生一定的影响。
描述功率器件特性的参数包括线性调节速率、负载调节速率、输出电压噪声等。
(2)PCB布线对电能质量有影响:
众所周知,高速PCB通常是一个多层板,其中有一个特殊的电源层,目的是降低电源线的寄生电感。电感的作用是阻止电流的快速变化。如果电源线寄生电感大,当负载突然需要电流时,无法及时从电源获取。宽电源层可以最小化寄生电感,提高电源质量。
即便如此,寄生电感依然存在。为了提供芯片所需的瞬时电流,去耦电容通常放置在芯片引脚上(电容的电流可以是突变的,但电压不能是突变的)。
(3)外部干扰对供电质量有影响:
电源线也会受到电路板上其他信号和电磁干扰的影响
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