单片机系统电源设计分解.ppt

共103 本章教学要求 （1）熟悉单片机系统中常用的电源设计方案。 （2）掌握线性稳压电路设计方法和常用线性电源器件的使用方法。 （3）了解DC/DC电源设计和使用方法。 （4）了解常用基准电源电路的使用方法。 （5）了解常用电源模块的使用方法。 本 章 目 录 12.1 单片机系统电源设计的考虑因素 12.2 线性稳压供电电源 12.2.1 三端固定输出集成稳压器电源电路 12.2.2 三端可调输出集成稳压器电源电路 12.2.3 低压差线性稳压器（LDO）电源电路 12.3 DC/DC供电电源 12.3.1 降压型DC/DC电源电路 12.1 单片机系统电源设计的考虑因素 单片机系统电源设计是单片机应用系统设计中的一项重要工作, 电源的精度和可靠性等各项指标, 直接影响系统的整体性能。 单片机系统的数字和模拟两部分电路对电源的要求有所不同。 数字部分：以脉冲方式工作，电源功率的脉冲性较为突出，如LED显示器的动态扫描会引起电源脉动。因此，为数字部分供电要考虑有足够的余量，大系统按实际功率消耗的1.5~2倍设计，小系统按2~3倍设计。此外，有时还需要多路电源或DC/DC供电。 12.1 单片机系统电源设计的考虑因素 模拟部分：对电源的要求不同于数字部分，模拟放大电路和A/D电路对电源电压的精度、稳定性和纹波系数要求很高，如果供电电压的纹波较大，回路中存在脉冲干扰，将直接影响放大后信号的质量和A/D转换精度。一些模拟电路的偏置电压和基准电压也需要有很高的精度和稳定性。 有些场合需要隔离电源，将信号传输通路完全隔离，以提高系统的安全性和抗干扰性能。例如，光电耦合器输入/输出电路的供电，模拟信号隔离放大器输入/输出电路的电源。 如果模拟和数字部分使用同一个电源，会使数字部分产生的高频有害噪声耦合到模拟部分。因此，在模拟电路和数字电路混合的单片机系统中，需要注意考虑两种电路独立供电。 12.2 线性稳压供电电源 线性稳压电源, 是指调整管工作在线性状态下的直流稳压电源。 线性稳压电源是较早使用的一类直流稳压电源。线性稳压电源由调整管、参考电压、取样电路、误差放大电路等几个基本部分组成，有些还包含保护电路、启动电路等部分。 12.2.1 三端固定输出集成稳压器电源电路 三端固定输出集成稳压器是一种串联调整式稳压器，它将调整、输出和反馈取样等电路集成在一起形成单一元件，只有输入、输出和公共接地3个引出端，通过外接少量元器件即可实现稳压，使用非常方便，故称为三端集成稳压器。 典型产品有78xx正电压输出系列和79xx负电压输出系列。 其封装及外形如图所示。正负输出型的引脚排列不同。 78xx系列为：1脚输入, 2脚接地, 3脚输出； 79xx系列为：1脚接地, 2脚输入, 3脚输出。 12.2.1 三端固定输出集成稳压器电源电路 输出电压有5, 6, 9, 12, 15, 18 V和24 V等多种, 如7805, 7905, 7815和7915等。 78xx(79xx)系列的输出电流为1 A； 78Mxx(79Mxx)系列输出电流为0.5 A； 78Lxx(79Lxx)系列输出电流为0.1 A。 78xx(79xx)系列属于线性稳压器, 要求输入电压比输出电压高出2~3V，否则就不能正常工作。 78xx(79xx)系列稳压器的优点是使用方便，不需作任何调整，外围电路简单，工作安全可靠，适合制作通用型、标称输出的稳压电源。其缺点是输出电压不能调整，不能直接输出非标称值电压，与一些精密稳压电源相比，其电压稳定度还不够高。 12.2.1 三端固定输出集成稳压器电源电路 图示为采用三端稳压器设计的单片机系统电源电路，可以提供+5?V的数字电路电源和±15 V的模拟电路电源，注意二者的“地”电位不同，在PCB电路设计中应遵循单点接地的原则。 12.2.2 三端可调输出集成稳压器电源电路 78xx(79xx)系列是固定电压输出型，还有一类三端集成稳压器是输出可调型，如LM317和LM337。 LM317是正电压输出，其输出电压范围为1.2 ~ 37 V。 LM337是负电压输出，其输出电压范围为-1.2 ~ -37 V。 可调型三端集成稳压器输出电流能力根据系列不同可以从0.1~5 A。例如： LM317L为0.1 A LM317H为0.5 A LM317为1.5 A LM318为5 A (电压为1.2~32 V) 。 负电压系列与此类似。 12.2.2 三端可调输出集成稳压器电源电路 可调型三端集成稳压器正负电压输出型的引脚排列不同。 LM317（正输出型）为：1脚调整，2脚输出，3脚输入； LM337（负输出型）为：1脚调整，2脚输入，3脚输出。 可调型三端集