主接线图设计过程中为啥要采用多级降压

Posted 2023-04-23

为什么需要直流降压，简单来说就是为了满足设计中使用的电子部件正常工作的条件。 一般的电子部件存在使用的电压、电流范围，电压高时可能会烧毁电子部件，电压低时可能会导致电子部件无法正常动作。 因为这些不是设计最终想要的结果，所以为了使不同电压的电子部件正常工作，必须采用适当的降压方法转换不同的电压。

另一方面，这是与电力传输有关的问题。 的长距离传输通常通过导线传输，导线本身存在一定的内阻，随着导线距离的增加，阻值越大，根据欧姆定律( R=U/I )，电阻越大，电流越小。 结果，电压正常的设备可能无法正常工作。

有两个解决方案。 一是减少导线的内部电阻。 导线的内阻关系”导线的内阻与长度成正比，与电阻率成正比，与截面积成反比。 通过内阻关系减少内阻的方法是更换电阻率更低的金属材质的导线。 缩短导线长度，增大导线的截面积。 这些方法是可能的，但不现实。 如果更换更低电阻率的金属材质的导线，相应的成本会提高。 一般导线的金属材质为铜(电阻率) 1.678 )铜金属导线也不能满足要求时，需要寻找电阻率较低的银。 缩短导线的长度本身就存在矛盾，有时实际的现场设备的设置位置是固定的，因此导线的长度不容易变更。 那么，能否增大导线的截面积，在一定范围内是否可行，主要是成本和安装方面的问题，电线的大小一般表现为“平方”或“方”。 某店销售的一类电线1方100米51元，1.5方100米67.68元，2.5方100米109.68元。 因此，导线的截面积越大，成本越高。 在布线方面，有些项目并不是一家公司全部做的。 有可能，电线布线是别人做的，你只是在安装设备，更换电线没那么容易。 前面的方案不是最好都执行，比较好的解决方案是加大传输电压，到使用端再通过降压降低到适合设备使用的电压。 与高压电力传输相同。

直流降压方案选择实现直流电压降压的方案，种类繁多，但最常用的直流降压方案可分为两类。

线性降压(线性稳定化) )

线性降压的根本原理是串联电路的电阻分压律，具有无高频干扰、结构比较简单的优点，存在压差大则效率低、发热严重的缺点。 主要原因是能量的转换都需要遵循能量守恒定律，从较高的电压转换输出较低的电压，其他多余的电能就转换成热量释放出来，这是效率较低、发热严重的原因。

在线性降压原理的电子部件中，输出的电压电流越大，电子部件的体积也越大，另外，在PCB设计时需要处理部件的散热问题。

解决线性降压元件发热严重的可行途径是两步降压，两步降压可以缩短最高压到最低压的压差，降低提高转换效率、能量损耗。 缺点是元件多，成本高。

DC-DC转换(开关电源)

DC/DC转换器是对输入电压进行转换并高效输出固定电压的电压转换器。 DC/DC转换器分为升压型DC/DC转换器、降压型DC/DC转换器及升降压型DC/DC转换器三种。 其优点是电子元器件体积小，大功率时效率明显高于线性电源，宽电压输入、发热问题少。

方案选择考虑事项：输出能力(电压)、电流)、封装大小、外围电路、价格、采购及其他相关因素等。

因为不想写说明，所以下面就直接晾起来。 总共20几种中总有适合你的。

直流降压参考方案一览

常用直流降压参考方案AMS1117

AMS1117是一种低压差线性稳压器，输出1A电流时，输入输出电压差典型仅为1.2V。

除了多个固定电压版本( Vout=1.8V、2.5V、2.85V、3.3V、5V )外，AMS1117还提供输出电压范围为1.25 v至13.8 v的可变引脚输出版本

AMS1117提供完美的过流和过热保护功能，确保芯片和电源系统的稳定性。 同时在产品生产中应用先进的修正技术，确保输出电压和基准源精度在1%的精度范围内。

AMS1117以SOT-223、TO-220封装格式封装。

MP2359

MP2359是单片机降压开关模式转换器和集成功率MOSFET。

1.2A峰值输出电流0.35内功率MOSFET开关稳定低ESR输出陶瓷电容效率固定92 % 1.4 MHz频率热关循环过流保护幅度4.5V至24V操作输入范围输出可调节0.81V至15v spx 1117

0.8A输出电流1A峰值电流三端为1.5V、1.8V、2.5V、2.85V、3.0V 3.3 v和5 v低静态电流为0.8A时，低压降为1.1V0.1%线和0.2%负载调节过流和热保护封装： SOT-223、to-223

lowdropoutvoltage:1.15 va t1 aoutputcurrenttrimmedcurrentlimiton-chipthermalshutdownthree-terminaladjustableorfixed 1.8v，2

最大输出电流： 150mADropout电压： 200mV @ 100mA最大工作电压： 10V输出电压范围： 1.8V ~ 6.0V，50mV步进精度：2%TP4059

TP4059是一款完整的锂离子电池单充电器，带电池正负极反接保护反接，具有以下特点

更大的600mA充电电流，更稳定的电流均匀性。 采用恒流/恒压线性控制，

由于SOT封装和外部部件数量较少，TP4059非常适合便携式APP应用。 TP4059很好

适用于USB电源和适配器电源的工作。

RT7272A

RT7272A是一种高效、电流模式同步降压DC/DC转换器，可以在4.5V至36V的宽输入电压范围内提供3安培的输出电流。 在装置中集成150的高端和80的低MOSFET，实现了95%的高转换效率。 当前的模式控制架构支持快速瞬态响应和简单的补偿电路。

特性

4.5V至36V输入电压范围3A输出电流内部N-MOSFETs电流模式控制固定频率运行： 500kHz输出电压0.8V ~ 30V可变效率高达95%，稳定低ESR陶瓷输出电容周期电流限制电压锁定输入输出欠电压保护热电堆保护可变电流限制aasr

特性

1.8 v、2.5 v、3.3 v、5 v可调版本限流和热保护2%输出精度输出电流1.5 A线路规则0.015% (典型)负载调节0.1% )典型)最大输入电压达到29V，最小可调输出电压1.25 vESR陶瓷

最大输出电流： 250ma(5.0vtype )差压： 250mv@100ma ) 3.0vtype )最大工作电压： 6.0V输出电压范围： 1.2v~5.0v ) 0.1vincrements )高精度： fixedvoltaget 超小型包装： sot-23(250MW )、sot-89 ) 500MW )、TO-92 (300mW )、USP-6b ) ) 100MW ) FP6357

1.5MHz，600mA，高效PWM同步降压变换器同步降压变换器同步整流：方法95%效率2.5V至5.5V输入电压范围内改善PFM模式工作轻负载效率实际关机隔离电池负载无外部补偿内部补偿容量和电阻肖特基二极管负载

超低静态电流： 4uu uA低损耗： 100mA时450mV宽工作电压范围： 2V至6V限流保护MP2143

MP2143是单片、降压、开关模式转换器和内部功率mosfts。 在2.5 v至5.5 v输入电压范围内，可实现3A的连续输出电流，具有良好的负载和线路调节能力。 输出电压可以调整为0.6V。

宽2.5 v至5.5 v工作输入范围输出电压低至0.6V100%，占空比输出电流达3A。 默认1.2MHz开关频率为每周期过电流保护自动放电断电MP2012

MP2012完全集成，内部补偿1.2MHz固定频率PWM降压转换器。 非常适合为使用锂离子电池的便携式设备供电，锂离子电池的输入功率范围在2.7V到6V之间。 MP2012可以提供1.5A的负载电流，输出电压低至0.8V。 它还可以通过100%的工作负载循环到低dropout APP应用程序。 MP2012采用峰值电流模式控制和内部补偿，陶瓷电容和小电感稳定。 故障保护包括循环限制和热停机。

2.7-6V输入操作范围输出可在0.8V至VIN之间调节1uA的最大关闭电流。 高达95%的效率100%占空比适用于低ESR输出陶瓷电容器的热关断循环过流保护短路保护选项qfn6(3x3mm ) SGM2019，低ESR输出陶瓷电容器在低辍学APP应用中具有稳定的1.2MHz固定开关频率

低输出噪声差压热过载保护输出限高psrr(1khz时74dB ) 10 na Logic-Controlled关断在多个输出电压版本下输出1.2V、1.5V、1.8V、2.5V、2.6V、2.8V、2.85V

RT9011采用双通道、低噪声，低dropout稳压器每通道电压源达300mA。 在输入2.5 v至5.5V下运行，输出电压范围为1.2V至3.6V。

宽工作电压范围： 2.5V至5.5V低噪声射频应用无噪声旁路电容提供在线/负载瞬态快速响应TTL-Logic-Controlled关断输入低温系数双LDO输出( 300mA/300mA )超低静态电流27uu-uu

MIC29302

特性

大电流能力3A过全温度范围满时450mV低dropout电压低接地电流精确1%保证公差极快的暂态响应零电流关断模式错误标志信号输出失控可调输出电压1n4007(DC5v降4V ) ) ) ) ) ) )的过渡响应

最大正向平均整流电流： 1.0A

正向电压降： 0.7V

主要原理是利用二极管本身的压降将5V降至4V左右。 该方案使用较多的是GSM模块的电压转换。

MP1482

2A输出电流幅度4.75v~18v操作输入范围内置130功率MOSFET开关输出调整0.923v~15v效率93%可编程软启动可稳压低ESR陶瓷输出电容器固定340KHz频率循环过流保护电压锁定状态下输入MC7805

输出电流达到1A输出电压5、6、8、9、10、12、15、18、24V的热过载保护短路保护输出晶体管安全工作区保护HT7350

超低静电流： 3.5UA(typ.)高输入电压)高输出电压) 1.8V、2.5V、2.7V、3.0V、3.5V、5.0V输出电压精度(公差3%最大输出电流) 250mA低差压低温系数封装型) TO-92 )

MAX749

MAX749产生从2V输入到6V的负lcd偏置比较电压。 全尺寸输出电压可调整为- 100v以上。 参考技术A 一般电源端，都是采用两级降压
dc-dc降压到5V
LDO降压到3.3V
1提高效率吧
2如果要求功率小，可以使用一个电阻串联后再降压。我看别人这么做。。
如果降低到5V，又降低到3.3V，甚至还降低到1.8V，这有可能是板子上几种电压都需要吧。
DCDC降到5V是考虑效率/发热，LDO到3.3V及其它电压是考虑纹波与成本，另外很多电源芯片因工艺原因会以5V左右为分档线，跨档的器件成本会高一点，选择也少一些。

硬件设计降压电源电路设计

文章目录

• 【硬件设计】降压电源电路设计
• • 一、前言
  • 二、低压差降压电源设计
  • 三、高压差降压电源设计
  • 四、电源中的隔离
  • • 4.1 电源隔离
    • 4.2 模数隔离

【硬件设计】降压电源电路设计

摘要：

• 单片机电源电路如何设计？
• 如何设计 12V 转 5V ？
• 如何设计 5V 转 3.3V 电路？
• 电源隔离和模数隔离是什么？

一、前言

搞嵌入式开发不仅仅局限于软件层面，肯定要掌握一些基本的原理图设计，以及 2 层板的 PCB 布线，在设计开发板的过程中，我们的电子元件经常要使用到各种电压，这些电压一般情况下由更高的电压降压获得，比如我们有电源 12V，想获得 5V 和 3.3V 电压，就可以使用降压芯片来降压获得，但电源设计时也需要注意一些要点，注意一下降压芯片和降压电路使用场景，稍有不慎用错地点就会导致翻车，轻则少几顿饭，重则重开

二、低压差降压电源设计

低压差降压电路，是指输入电压和输出电压的压差较小，大概 1.5V-3V 左右，这个电路的设计一般使用线性 LDO，即线性稳压源，该稳压源工作在线性区，简单说就是电阻分压，只能用于降压变换，输出电流基本上等于输入电流，当输入输出压差大时，系统转换效率较低，功耗也会变的很高，一般在单片机设计中经常使用 AMS1117 来进行低压差电压设计，因为电路简单，比如 5V 降压到 3.3V：

只需要一个芯片，加几个电容即可进行降压，成本低，降压效果也不错

可能你看到这个电路，就想那我能不能用 LDO 来将 12V 降压到 5V 呢？这里我极不推荐使用线性稳压源来降压 12V 以获取 5V 电压，12V 到 5V 间的压差是 7V，如果电流稍微大一点，功耗会极高，说白了就是发热严重，就算你只接一个单片机，加个 TFT 屏幕，AMS 都会发热严重，所以线性 LDO 只适合低压差降压，高压差不推荐（输出电流极小的情况也可以考虑）

三、高压差降压电源设计

高压差的电源设计，推荐使用开关电源进行降压，开关电源简单的理解就是对输入电源进行开关，对输出进行处理后获取一个电压输出，在单片机设计中，高压差降压一般使用开关电源来处理

因为在高压差的情况下，开关电源效率高，功耗小，尤其在需要输出电流较大的情况下发热不会太严重，一般单片机我们的供电是 12V 的直流，想要用它来获取 5V 的直流，所以推荐使用 DC-DC 开关电源转换电路，就是对 DC（直流）电源进行开关，获取 DC（直流）输出

开关电源一般外部元件较多，设计布局要稍微注意注意，这里我展示一个常用的大电流开关电源设计（12V - 5V），使用 XL4015 电源芯片，转换效率可达95%，电流最高可达 5A！

四、电源中的隔离

4.1 电源隔离

单片机电源设计中经常会遇到一些需要隔离的情况，比如说我使用光耦隔离模块来控制一个外部电路的导通，而外部电路也需要使用到单片机的供电，如果我们直接将单片机电源提供给外部的电路，那光耦隔离等于没有做了，要想彻底隔离开，电源也要做隔离，一般有两种方法：

• 用两套电源
• 使用一套电源，但在不同电源间加隔离芯片，比如下面的光耦隔离电路，单片机的电源和光耦控制电路输出的电源使用隔离芯片进行隔离

4.2 模数隔离

除了电源的隔离，在一些模拟电路和数字电路之间会产生干扰，比如

• 地线阻抗不是0，当电流流经它时就会有电压降，使得各处的参考地电压不再相同，尤其是数字电路上的脉冲干扰电压影响模拟电路，数字信号一般为矩形波，带有大量的谐波。如果电路板中的数字地与模拟地没有从接入点分开，数字信号中的谐波很容易会干扰到模拟信号的波形。
• 同样模拟信号为高频或强电信号时，也会影响到数字电路的正常工作

所以我们对模拟电路和数字电路也要做模数隔离，常用的方法就是将两块电路的 GND 单独加 0 欧电阻然后接入到电源地，因为 0 欧电阻单点接地，可以限制噪声，同时因为 0 欧电阻也有阻抗，对所有频率的噪声都有衰减作用，可以限制噪声电流通过，具体接法如下面的原理图所示：