电源电路篇

一、LDO-Low Dropout Regulator(低压差线性稳压器)

• LDO是一种线性稳压器，用于提供稳定的直流电压，相比于传统的线性稳压器，LDO的压降更低，可以在输入电压接近输出电压的情况下仍然稳定工作

• 传统稳压器需要大于2V的压差才能正常工作，LDO仅需几十mV至几百mV的压降
• LDO没有开关噪声(不同于开关电源)，适用于对噪声敏感的模拟电路，且纹波低
• 功率损耗较高，LDO内部相当于滑动变阻器，当芯片输出电压高于设定值时，增大阻值，反之减少阻值，其中能量以热量形式消耗，在高压差大电流的情况下发热严重
• LDO静态功耗较低，所以适用于静态低功耗的场景
• 常见的LDO芯片有AMS1117-3.3，AMS1117-5.0等等

1.1 AMS1117-3.3V芯片

• 下图为使用AMS1117芯片5V降3.3V电路
• VIN接5V输入，大电容10uF靠近输入端滤波，小电容100nF靠近芯片侧用于高频滤波，VOUT2-4引脚相连，输出同样用两个电容滤波，搭配LED灯电源检测

一般情况下，大电容靠近电源输入端VIN滤波滤除低频噪声，提供能量存储；小电容靠近芯片端(IC)和Vout端用于高频滤波，改善瞬态响应

二、DCDC-Direct Current to Direct Current(开关稳压器)

• DCDC电路是直流转直流电路，将某直流电源转变为不同电压值的电路输出，分为升压(Boost)、降压(Buck)以及升降压(Buck-Boost)转换
• DCDC转换器主要基于开关电源模式原理，通过高速开关(如MOS管)和储能元件(电感、电容)来控制电能转换
• 核心工作方式：
  1.开关管(MOS)高速开关，通常工作在几十kHz至几MHz
  2.电感/电容存储能量，在开关管的不同状态下充电或者放电，调整输出电压
  3.PWM控制通过占空比调节输出电压大小
• 其中瞬时电压毛刺会损坏器件，例如输入电压端加上开关，开关导通一瞬间电压较大，同时输出端接舵机，舵机转动瞬间也会有高电流，会引起电压超过设定值，同样输出还接了其他芯片，则可能会烧坏其余芯片。

2.1 降压(Buck)电路

• 使用MOS管作为快速通断开关，并联电容作为滤波，储能元件
• 输入12V为例，MOS管的不停通断，会产生一个方波的Ua-12V最高，经过电感时，电感充电，会降低负载电压，即Vout=Vin-UL，得到Ub，再经过电容的滤波，变成一个较平滑的5V输出，同时电感的存在也为了抑制mos管通断时电容两端电压的突变，续流二极管用于使得电感和电容给负载在mos管关断时间续流，同时也保护了mos管
• 电流部分：电感充放电过程电流不断变化，分流给IC和Ir，当电容充电，电流为正，电容放电，电流为负
• 二极管给电感续流时，该电路为异步整流电路，使用mos管续流时，是同步整流电路，同步整流效率高，发热率低

2.1.1 TPS5450-5V芯片

• TPS5450输入电压范围：5.5V-36V，支持12V、24V电源
• 输出电压范围：可调1.22V-31V，最大输出电流5A
• 效率可达95%
• BOOT与PH连接一个0.01uF至0.1uF的电容，提高开关管驱动能力，下图接0.01uF。NC悬空。VIN输入电压，使用电容滤波。ENA此处悬空开启(芯片手册)。PH连接外部电感和二极管。VSENSE为稳压器的反馈电压，连接到输出电压分压器。

• 下图是铝电解电容、钽电容以及贴片电容的区别

• 下图为各种电容的图片，便于区分