開關(guān)電源設(shè)計(jì)

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USB外設(shè)電源的設(shè)計(jì)是怎么樣的呢?那么下面就讓我共享關(guān)于USB外設(shè)的內(nèi)容，夢想能夠有所扶助。

USB外設(shè)相關(guān)技術(shù)模范

根據(jù)目前通行的USB1.1模范，USB口可以5V5%的電壓為外部設(shè)備供電，但其輸出功率不能超過2.25W，所以功耗較大的外設(shè)仍須自行配備電源而不在本文議論范圍之內(nèi)。另外，USB模范對外設(shè)電源電路的某些相關(guān)參數(shù)亦有概括規(guī)定，例如，為了防止外設(shè)接入U(xiǎn)SB口時(shí)的浪涌電流造成主機(jī)電源的"毛刺'，外設(shè)在接通瞬間從主機(jī)抽取的電量不得超過50mC，其電源輸入端的旁路電容器容量應(yīng)在10mF以下。又如，外設(shè)電源剛接通時(shí)，主機(jī)將外設(shè)一律作為低功耗裝置對付，此時(shí)USB口的輸出電流上限僅為100mA;須待外設(shè)向主機(jī)發(fā)出苦求并經(jīng)主機(jī)確認(rèn)外設(shè)為高功耗裝置之后，輸出電流上限才會(huì)提升至其最大值500mA。再如，USB模范允許外設(shè)處于"待機(jī)'狀態(tài)并支持"遠(yuǎn)程喚醒'功能，不過此時(shí)外設(shè)的靜態(tài)電流務(wù)必小于0.5mA(低功耗裝置)或2.5mA(高功耗裝置)。

所以，USB外設(shè)電源的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，就是在符合USB模范的前提下，根據(jù)不同外部設(shè)備的要求，權(quán)衡各類電路布局的利弊，在性能、本金、體積等諸要素之間，確定一個(gè)恰當(dāng)?shù)钠胶恻c(diǎn)。

根據(jù)目前通行的USB1.1模范，USB口可以5V5%的電壓為外部設(shè)備供電，但其輸出功率不能超過2.25W，所以功耗較大的外設(shè)仍須自行配備電源而不在本文議論范圍之內(nèi)。另外，USB模范對外設(shè)電源電路的某些相關(guān)參數(shù)亦有概括規(guī)定，例如，為了防止外設(shè)接入U(xiǎn)SB口時(shí)的浪涌電流造成主機(jī)電源的"毛刺'，外設(shè)在接通瞬間從主機(jī)抽取的電量不得超過50mC，其電源輸入端的旁路電容器容量應(yīng)在10mF以下。又如，外設(shè)電源剛接通時(shí)，主機(jī)將外設(shè)一律作為低功耗裝置對付，此時(shí)USB口的輸出電流上限僅為100mA;須待外設(shè)向主機(jī)發(fā)出苦求并經(jīng)主機(jī)確認(rèn)外設(shè)為高功耗裝置之后，輸出電流上限才會(huì)提升至其最大值500mA。再如，USB模范允許外設(shè)處于"待機(jī)'狀態(tài)并支持"遠(yuǎn)程喚醒'功能，不過此時(shí)外設(shè)的靜態(tài)電流務(wù)必小于0.5mA(低功耗裝置)或2.5mA(高功耗裝置)。所以，USB外設(shè)電源的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，就是在符合USB模范的前提下，根據(jù)不同外部設(shè)備的要求，權(quán)衡各類電路布局的利弊，在性能、本金、體積等諸要素之間，確定一個(gè)恰當(dāng)?shù)钠胶恻c(diǎn)。

根據(jù)目前通行的USB1.1模范，USB口可以5V5%的電壓為外部設(shè)備供電，但其輸出功率不能超過2.25W，所以功耗較大的外設(shè)仍須自行配備電源而不在本文議論范圍之內(nèi)。另外，USB模范對外設(shè)電源電路的某些相關(guān)參數(shù)亦有概括規(guī)定，例如，為了防止外設(shè)接入U(xiǎn)SB口時(shí)的浪涌電流造成主機(jī)電源的"毛刺'，外設(shè)在接通瞬間從主機(jī)抽取的電量不得超過50mC，其電源輸入端的旁路電容器容量應(yīng)在10mF以下。又如，外設(shè)電源剛接通時(shí)，主機(jī)將外設(shè)一律作為低功耗裝置對付，此時(shí)USB口的輸出電流上限僅為100mA;須待外設(shè)向主機(jī)發(fā)出苦求并經(jīng)主機(jī)確認(rèn)外設(shè)為高功耗裝置之后，輸出電流上限才會(huì)提升至其最大值500mA。再如，USB模范允許外設(shè)處于"待機(jī)'狀態(tài)并支持"遠(yuǎn)程喚醒'功能，不過此時(shí)外設(shè)的靜態(tài)電流務(wù)必小于0.5mA(低功耗裝置)或2.5mA(高功耗裝置)。所以，USB外設(shè)電源的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，就是在符合USB模范的前提下，根據(jù)不同外部設(shè)備的要求，權(quán)衡各類電路布局的利弊，在性能、本金、體積等諸要素之間，確定一個(gè)恰當(dāng)?shù)钠胶恻c(diǎn)。

USB外設(shè)的電源布局性能

USB外設(shè)電源的輸入電壓既已確定，其輸出電壓的上下便成為選擇電路布局形式的抉擇性因素。目前最常用的標(biāo)準(zhǔn)電源電壓，有3.3V、5V和12V等幾種。

大量USB數(shù)字設(shè)備采用3.3V電源，假若電源變換效率以95%計(jì)，那么其最大可用電流約為0.65A。此時(shí)只要功率裕量足夠，可以首選線性穩(wěn)壓器件，因其本金最低，所需外圍元件也少，只是電源效率較低，不成能超過67%。若對效率有所講求，不妨考慮"電荷泵'器件，因其雖在本金與體積方面稍遜于前者，但在變換效率方面占有明顯優(yōu)勢。不過此類器件的負(fù)載才能通常較弱，只能得志上述低功耗裝置的要求。若是需要獲取盡可能多的有用功率，那就只能采用效率更高的降壓型開關(guān)穩(wěn)壓電路，但是本金與體積亦將隨之增加。當(dāng)然，即使已經(jīng)抉擇采用開關(guān)電源，其實(shí)仍有幾種電路形式可供選擇。

一般說來，開關(guān)電源集成器件分為兩種類型，即需要外接功率開關(guān)(多為功率型MOSFET)的"開關(guān)電源操縱器'以及片內(nèi)自帶集告成率開關(guān)的"單片開關(guān)電源'。前者本金稍低，并且易于獲得較低的功率開關(guān)導(dǎo)通電阻而有利于提高電源變換效率;后者那么以體積小巧見長，并且能對功率開關(guān)實(shí)現(xiàn)完善的過熱、過流養(yǎng)護(hù)。此外，兩類器件又均各有"常規(guī)型'(亦稱"異步型'或"非同步型')與"同步型'之分;后者采用受控MOSFET取代前者的續(xù)流二極管，雖然本金較高，但因MOSFET的導(dǎo)通壓降通常明顯低于二極管的正向壓降，由此至少可將開關(guān)電源的變換效率提高幾個(gè)百分點(diǎn)，所以兩者各有優(yōu)劣而同時(shí)并存至今。表1列出了上述幾種常用電源電路的布局分類與主要性能。

對于一些需要12V電源的USB模擬設(shè)備，電路形式的選擇余地不大，以往幾乎全部采用升壓型開關(guān)穩(wěn)壓器，效率常在85%以上;假若務(wù)必解決這類電路無法實(shí)現(xiàn)輸出短路養(yǎng)護(hù)功能的難題，那么可考慮下述之SEPIC(單端初級(jí)電感變換器)電路，但是本金將會(huì)因此明顯上升。當(dāng)然，在這兩類電路中，同樣有著上述之外接或在片功率開關(guān)以及異步或同步整流的識(shí)別。

假設(shè)USB外設(shè)需要5V電源，事情就稍為有些難辦，由于USB口的外供電壓可能略高于也可能略低于這一數(shù)值。為此，以平時(shí)用先升壓再降壓或先降壓