实验室新生成长指南[2.2.4] · 系统供电

欢迎进入《实验室新生成长指南》第二章:《硬件》

本篇是《实验室新生成长指南》第二章第二节第四篇:《元器件封装》

整个2·2节将帮助新手快速建立设计电路系统的一些基本知识储备。

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[2.2.4] · 系统供电

很显然电路板不上电只能当摆件。这一篇,我们来谈谈系统供电的部分。

电源

常见的电源有:干电池,锂电池,镍氢电池,铅蓄电池,超级电容,学生电源USB

单纯就做“电子设计大赛”和实验室日常调试来说,基本只有学生电源这个选项。具体讲述请期待2.8.1的更新。

这里我们讲讲系统的电源树

对一个常见的系统而言,常用的电压轨可能有运放部分的±12V/±15V,也有5V/3.3V的数字部分供电。但是我们又往往只有一路供电电压或者一对正负电源送入,而其他的电压轨可能需要用线性稳压器/BUCK/BOOST等电源拓扑进行能量转换。所以合理的规划和计算是必要的,一般我们会选择绘制系统的电源树。

  • 对于开关电源:
    • 上一级消耗电流=这一级消耗电流x这一级电压/(上一级电压x转换效率)
  • 对于线性稳压器:
    • 上一级消耗电流=这一级消耗电流

接下来的事情就简单的多了,找到电路的每一个小模块,从datasheet或者实测出所需电流(不需要太过于精确),然后用excel做个简单的统计。很容易就能得知总电源的电流,方便我们进行别的设计和选材(连接器和滤波电容等)。

连接

电源和电路的连接方式有很多种,基本已经在 [2.2.1] · 连接器 讲完了。这里我们只谈谈本科实验时的注意事项。

  • 确保线材足够优质,内阻足够小,过流能力足够。听起来像是废话,但是淘宝是个创造奇迹的地方,我就遇到过,标称5A的一米长鳄鱼夹线,内阻有1Ω,不瞒你说,他还能被磁铁吸起来。
  • 在确保线材内阻足够小的情况下,为了减少寄生电感。1A以上电源线最好不要超过30cm-50cm;<1A,比如全是运放的,1m以下都可以。线材变长时,需要适当增大输入退耦电容。
  • 很多模拟电路的供电电压会影响电路的表现,所以记得每次上电要保证板端的电压合适且基本一致。

保护

电源的保护主要是防反接和过流保护。

一般来说,实验室里做的小板子一般防反接靠人工智能,过流保护靠学生电源的限流功能。

更深入的讲解请期待硬缸的更新。

了起

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