【电 源】
目录
电源的分类
电源树
电源环路稳定性评价方法
电池和电压源，电流源有什么关系？
单双电源
LDO(Low Dropout Regulator)低压差线性稳压器
LDO几个重要参数
电源——设计LDO不得不考虑的因素
LDO的附加功能
电荷泵是基于电感的转换器还是 LDO？
电荷泵电路的原理
负压电荷泵
纹波的计算公式
基准电压
基准电压不准&振荡 两个案例
VBAT?? VCC VDD VSS VEE VPP
开关电源
减少开关电源的纹波和噪声电压的措施
开关电源中的小启示
开关电源线性电源区别
电感式DC/DC变换器工作原理
电感式DC/DC变换器工作原理
反激式开关电源理论与原理解析
正激”与“反激”的区别
电源芯片布局走线
基础知识回顾
灌电流和拉电流
宽电压范围
硬过流
注：此文为网上内容的归纳整理，尊重原创作者！
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电源的分类
出处：电源的分类
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电源树
出处：嵌入式硬件设计03-用电源树搞定电流分配-电源网
Eg:
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电源环路稳定性评价方法
出处：电源环路稳定性评价方法
稳定电源知识介绍
出处：稳定电源知识介绍 - 与非网
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电池和电压源，电流源有什么关系？
电流源给定的电流，此线路通电流为定值，与你的负载阻值没有关系。
电流源的内阻相对负载阻抗很大，负载阻抗波动不会改变电流大小。在电流源回路中串联电阻无意义，因为它不会改变负载的电流，也不会改变负载上的电压。在原理图上这类电阻应简化掉。负载阻抗只有并联在电流源上才有意义，与内阻是分流关系。
由于内阻等多方面的原因，理想电流源在真实世界是不存在的，但这样一个模型对于电路分析是十分有价值的。实际上，如果一个电流源在电压变化时，电流的波动不明显，我们通常就假定它是一个理想电流源。
电压源就是给定的电压，随着你的负载增大，电流增大，理想状态下电压不变，实际会在传送路径上消耗，你的负载增大，消耗增多。电压源的内阻相对负载阻抗很小，负载阻抗波动不会改变电压高低。在电压源回路中串联电阻才有意义，并联在电压源的电阻因为它不能改变负载的电流，也不能改变负载上的电压，这个电阻在原理图上是多余的，应删去。负载阻抗只有串联在电压源回路中才有意义，与内阻是分压关系。
电压源是一个理想元件,因为它能为外电路提供一定的能量,所以又叫有源元件.
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单双电源
出处： 单电源运放和双电源运放有啥区别？这篇文章讲透了
| 1．1 电源供电和单电源供电 所有的运算放大器都有两个电源引脚，一般在资料中，它们的标识是VCC＋和VCC－，但是有些时候它们的标识是VCC＋和GND。这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。但是，这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。在运放不是按默认电压供电的时候，需要参考运放的数据手册，特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。 绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器，比如图一左边的那个电路，一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。一般是正负15V，正负12V和正负5V也是经常使用的。输入电压和输出电压都是参考地给出的，还包括正负电压的摆动幅度极限Vom以及最大输出摆幅。 单电源供电的电路(图一中右)运放的电源脚连接到正电源和地。正电源引脚接到VCC＋，地或者VCC－引脚连接到GND。将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上，这时运放的输出电压也是该虚地电压，运放的输出电压以虚地为中心，摆幅在Vom 之内。 有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。这种运放的数据手册中会特别分别指明Voh 和Vol 。需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压，但在大部分应用中，输入和输出是参考电源地的，所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容，用来隔离虚地和地之间的直流电压。(参见1.3节) 通常单电源供电的电压一般是5V，这时运放的输出电压摆幅会更低。另外现在运放的供电电压也可以是3V 也或者会更低。出于这个原因在单电源供电的电路中使用的运放基本上都是Rail－To－Rail 的运放，这样就消除了丢失的动态范围。 需要特别指出的是输入和输出不一定都能够承受Rail－To－Rail 的电压。虽然器件被指明是轨至轨(Rail－To－Rail)的，如果运放的输出或者输入不支持轨至轨 ，接近输入或者接近输出电压极限的电压可能会使运放的功能退化，所以需要仔细的参考数据手册是否输入和输出是否都是轨至轨。这样才能保证系统的功能不会退化，这是设计者的义务。 |
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LDO(Low Dropout Regulator)低压差线性稳压器
出处：
从此以后谁也别说我不懂LDO了！
LDO的基础特性——热关断_云轩阁-CSDN博客
LDO并联： 硬件工程师成长之路（2）_云轩阁-CSDN博客
在一个电路板中，我们会用到各式各样的电压，一般我们获取这些电压的途径无非3点，一个从外部引入，做滤波隔离处理；另一个则是电路板内部转换，内部转换无非就是 用电源芯片管理芯片来转换所需要的电压。
一般我们使用的电源管理芯片无非就是LDO和DC-DC
LDO=low dropout regulator，低压差+线性+稳压器。
“低压差”：输出压降比较低，例如输入3.3V，输出可以达到3.2V。
“线性”：LDO内部的MOS管工作于线性电阻。
“稳压器”说明了LDO的用途是用来给电源稳压。
由于一般的LDO封装都比DC-DC小的多，并且成本也低得多，因此在很多产所中，我们会使用到LDO来转换我们所需要的电压，当然在选择使用LDO的前提下，是需要满足对噪声的反应和耗电等基本要求的。
一片spx1117m3-3.3只需要5毛钱左右，而一片TPS5430则需要5块钱，可见LDO的成本是低的很多的。
LDO几个重要参数
一般来说，看到这里，你基本可以算是入门了，普通的选型工作也足够应付。下面来聊聊一些LDO的参数，有助于根基的稳固。
压差
压差(VDROPOUT)是指输入电压进一步下降而造成 LDO 不再能进行调节时的输入至输出电压差。
裕量电压
裕量电压是指 LDO 满足其规格所需的输入至输出电压差。
效率
LDO 的效率由接地电流和输入/输出电压确定:
若需获得较高的效率,必须最大程度地降低裕量电压和接地电流。 此外,还必须最大程度地缩小输入和输出之间的电压差。输入至 输出电压差是确定效率的内在因素,与负载条件无关。例如,采用 5 V 电源供电时,3.3 V LDO 的效率从不会超过 66%,但当输入电压降至 3.6 V 时,其效率将增加到最高 91.7%。LDO 的功耗 为(VIN – VOUT) × IOUT。
Low Dropout Voltage（低压降），前面提到了这个参数，设计电路比如需要6v转5v时，需要保持Low Dropout Voltage参数<1 v。不过现在的LDO一般压降都很低，像TPS7A71系列的LDO，Vdropout只有200mV。
Thermal（温度性能）.大家都知道LDO效率很低，那怎么去校验一个LDO是否合适呢？首先计算功耗Pd=（Vin-Vout）Iout ，其次计算温升，这里可以用热阻RθJA来计算，温升ΔT= Pd*RθJA ，最后计算芯片结温Tj= Tambient+ΔT
高PSRR的LDO对纹波的抑制效果还是很明显的那怎么判断LDO的PSRR参数是否足够呢，举个简单的例子，假设LDO前面的DC/DC的开关频率是100khz，100khz处的PSRR是50dB，前端DC/DC 纹波大小100mv，那LDO之后的纹波=100mv/10(50/20)=0.3mv。
LDO的使用和型号特点：
一般的LDO芯片均为一个输入、一个输出、一个使能、一个地，而不像DC-DC电源芯片一样，还需要通过外设的电阻来得到输出电压。
型号命名特点，则是芯片型号中，就自带有了输出电压，因此在选型的时候，方便了不少。
以上两点也是你们以后区别电源芯片是DC-DC还是LDO的重要依据。
选型LDO的重要点：
在大多数应用中,LDO 主要用于将灵敏的负载与有噪声的电源相隔离。与开关稳压器不同,线性稳压器会在通路晶体管或MOSFET(用来调节和保持输出电压来达到所需的精度)中造成功率耗散。因此,就效率而言,LDO 的功率耗散会是一个显著劣势,并可能导致热问题。所以, 设计工程师需要通过尽可能降低 LDO 功率耗散,来提升系统效率和避免热复杂性,这一点很重要。
从LDO芯片内部结构来分析
LDO芯片，内部为一个P-MOS+一个运放+2个电阻
因此LDO核心架构：P-MOS+运放，通过芯片内部已经设置好的电阻来达到调节P-MOS的输出，而得到该芯片的输出电压。
LDO工作原理就一句话：通过运放调节P-MOS的输出。
电源——设计LDO不得不考虑的因素
出处：z00143104的专栏_硬件十万个为什么_CSDN博客-华为研发模式系列,硬件开发领域博主
1、压差（Uin-Uout）
压差是LDO的重要参数，它表示输入与输出之间的电位差，LDO的压差越小越好。但是当输入电压不能满足“最小压差”的要求时，LDO就无法正常工作。此时误差放大器会进入完全导通状态，使环路的增益变为零，对负载的稳压能力会变得很差，电源抑制比也大幅度降低。
需要注意以下几点：
第一，在LDO的参数表中可以有多个甚至多组压差数据，例如在轻载、中等负载、满载条件下压差的最小值、典型值和最大值。其中，典型值仅供设计时参考。最具有实际意义的应是满载条件下压差的最大值，该参数值是在最不利的情况下测得的。设计时应以此为依据，以便留出足够的余量，确保LDO在最坏的情况下也能正常工作。
第二，为可靠起见，有时可按Uin=Uout+△U+lV的关系式来选择最低输入电压值。功率按1.5倍以上选择有点浪费（但加上加上20%-30%的余量一点不为过）。一般LDO的自损功耗为Pd_max=（Uin-Uout）*Iout。
第三，输入一输出压差并非固定值，它随输出电流的增加而增大，随温度升高而增加。
2、最大输出电流
最大输出电流是LDO的一个基本参数。通常，输出电流越大，LDO的价格越高。LDO必须能在最不利的工作条件下给负载提供足够的电流。
3、输入电压
要求输入电压必须大于额定输出电压与输入一输出压差之和，即Uin>Uout+△U。否则LDO将失去稳压功能，输出电压会随输入电压而改变，此时Uout就等于输入电压减去调整管导通电阻(RON)与负载电流的乘积，即Uout=Uin-RONI0。
4、输出电压
固定输出式LDO的外围电路简单，使用方便，并且能节省外部取样电阻分压器的成本和空间。其输出电压值在出厂时已趋于一致(仅限于通用电压)，输出电压精度一般为±5％，这对于大多数应用已经足够了。新型LDO采用激光修正技术，精度指标可达±1％～±2％。特别需要注意产品说明书所给出精度指标的适用条件，例如是在室温下还是在整个工作温度范围内，是满载条件下还是在中等负载或空载条件下。
可调输出式LDO允许在规定范围内连续调节输出电压。若将输出端与反馈端相连，使输出电压等于内部基准电压， 则最低输出电压一般为1．2V左右。
5、输入电源类型
输入电源有两种类型，一种是直流电源，另一种是交流电源。采用交流电时，首先要经过电源变压器和整流滤波器变成脉动直流电，然后给LDO提供输入电压，此时LDO的压差已不再是关键指标，因为通过增加电源变压器二次绕组的匝数，很容易提高LDO的输入电压，满足LDO对压差的需要。
6、静态电流
静态电流是指在空载条件下或关断输出时，LDO内部流向地的总电流。静态电流越小，稳压器的功耗越低，在某些应用中，经常选择待机模式将输出关断，此时电池的使用寿命就取决于静态电流的大小。最近推出的新型LDO，静态电流可低至75～150μA，并且比普通LDO的稳压特性更好。需要强调的是LDO的静态电流不是一个固定值，它随负载电流的增大而增加。但VLDO的静态电流可近似认为是恒定值。
LDO的附加功能
(1)通/断控制功能允许用机械开关、门电路或单片机来关断LDO的输出，使之进入低功耗的待机模式(亦称备用模式)。
(2)输入电压反极性保护功能用来防止当输入电压极性接反时损坏LDO。
(3)故障标记输出功能当输出电压(或输入电压)低于规定阈值电压时，LDO能输出故障标记信号。微处理器在接收到此信号后，可及时完成数据存储等项工作。
(4)瞬变电压保护功能将LDO用于汽车电子设备时，需要对负载的瞬态变化(如突然卸载)进行保护。一旦输出端出现瞬变电压，立即将输出关断。等瞬变电压过去之后，又迅速恢复正常工作。
(5)跟踪能力某些多路输出式LDO需要具有跟踪能力，其中一路或几路辅助输出电压能自动跟踪主输出电压的变化，并及时调整自己的输出电压值，以减小各路输出之间的相对变化量。
(6)排序所谓排序，就是在多个稳压电源构成的电源系统中，使每个稳压电源的输出都能按照规定的顺序接通或关断。
在设计LDO时，如果能将以上七种因素都考虑在内，那么你所设计的LDO无疑是最佳的。
输出纹波控制可能通过改进C61的值来实现220uf、100uf等。
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电荷泵是基于电感的转换器还是 LDO？
电荷泵是基于电感的转换器还是 LDO？ - 21ic电子网
定义：也称为开关电容式电压变换器，是一种利用所谓的“快速”（flying）或“泵送”电容（而非电感或变压器）来储能的DC-DC（变换器）。它们能使输入电压升高或降低，也可以用于产生负电压。其内部的FET开关阵列以一定方式控制快速电容器的充电和放电，从而使输入电压以一定因数（0.5，2或3）倍增或降低，从而得到所需要的输出电压。这种特别的调制过程可以保证高达80%的效率，而且只需外接陶瓷电容。由于电路是开关工作的，电荷泵结构也会产生一定的输出纹波和EMI（电磁干扰）。
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电荷泵电路的原理
斩波电路(三) —— 电荷泵电路-电源管理在线培训- 德州仪器（TI）官方视频课程培训
用一个5V的电池和2个电容 我去如何获得10V的电压呢 那么大多数人都可以回答出答案来 那就是 我拿两个电容串联 再拿着电池去跟每一只电容分别充电 那么两个电容加起来就可以得到10V的电压 这个就是电荷泵电路的基本原理.
当然，我们不能拿手拿着电池去给电容充电 还是得用一组开关 如图所示，
我们有两组时间开关来切换 电池是给 C1 充电还是给 C2 充电. 时间开关的设定是这样的 我们把周期设成200ns ，其中一组时间开关从0s开始开 90ns开始关； 另外一种时间开关呢 我们把它设置100ns开 190ns关 那么这样它两组就互补对称 并且留出了10ns的死区时间 防止同时导通导致电池短路。
我们看轻负载时的输出电压 当负载等于10欧的时候 输入是5V 输出几乎就是10V 能看见不是很明显的纹波 。
那么重负载的时候
我们把电阻减小到一个欧姆 输入依然是5V 现在可以看出输出电压形成明显的锯齿 这个原因是电容电压经过负载放电 一旦电池不给这个电容充电 那么负载上的电就得靠电容来 电容电压下降引起这样的锯齿 。
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负压电荷泵
如果我们增加开关的数目和电容的数目 可以很容易地获得更多的电压输出 那么我们也可以改变排布来得到负电压 。
如图是四个开关分成两组 开关1和开关2负责给飞电容 Cfly 充上左正右负的电压 充完电以后开关断开 由开关3和开关4 将飞电容上的电反向 充电电流是这个方向 反向给输出电容 C1 充电 以此 C1上得到的就是反压 这就是负压电荷泵的原理。
我们看轻负载时候 10欧姆轻负载 输入电压5V 输出电压这个地方呢大概是-5V 纹波也是比较小的 那么重负载时候 同样的，跟前面倍压电荷泵一样形成锯齿 那么电荷泵电路的输出都不能接过重的负载 一般集成电荷泵电源芯片它的电流都在100mA以下。
那我们前面看到 电荷泵电路的原理虽然看似很简单 但是因为它所用的开关数目很多 驱动起来非常麻烦 所以电荷泵这种拓扑结构只在集成芯片中使用。
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这是TPS60400的典型应用图 ：
跟我们之前讲的电荷泵的反向电路中的原理图基本是一样的 那么飞电容 Cfly 取值1µF 输出电容也是1µF 当1、3闭合的时候 给飞电容充上左正右负的电 2、4闭合时候 飞电容把电荷搬运到输出电容Co上 形成下正上负的输出 那么所谓的飞电容在这里的作用 其实就是搬运工的作用 避免电源Ui直接和Uo发生联系 。
我们看到输出 这里输出显示是-1.6V到-5.5V 这个意思不是说它是一个可变的电压输出 而是说如果你输入电压是1.6V 那么输出就是-1.6V 输入是5.5V 输出就是-5.5V 最大电流是60mA 。
我们来看一下飞电容与开关频率的关系 ：频率越高飞电容越小 ，飞电容相当于一个中转仓库 开关频率就是这个仓库的运转速度 你运行速度越快 你如果拉货 拉完以后马上就拉走 那么运转速度越快，你所需要的仓库就越小 。
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那么看典型的电容配置 ：涉及到输入电容、飞电容和输出电容 ，第一 输入滤波电容的选择 我们看这句话 电流从电源处开关处 电路的变化是两个 Io 到0之间 也就是说 我这个电荷泵往前级电源所取的电流是波动的 在0到2个 Io 之间波动 这波动很大 这波动很大 因此呢 对于前级的 supply 它需要良好的滤波 那么我们需要根据输入电源的纹波 来选择输入电容 其实就是这个输入电容越大越好 虽然我们前面看见它的推荐电容是1µF 但这个电容我们加大没关系 ；
我们看飞电容的选择 飞电容的作用主要可以用来减小输出的阻抗 但是飞电容你增加到一定程度 它的好处呢就不那么明显 因为这个时候，增大到一定程度之后 输出阻抗就主要由内部开关电阻的阻抗和电容的 ESR 来决定 所以飞电容的选择 我们可以按照芯片说明书推荐值。
纹波的计算公式
这是说明书中的纹波计算公式 它就是分成两个部分 第一项是输出电流在电容上充放电引起的电压起伏 可以想象，如果是个理想电容 我用锯齿波状的电流去给电容充电 就会引起电容上电压的变化 但这个变化显然是和频率有关的 充电时间越长，纹波就会越大 和电容值肯定也有关系 你电容越大 把它充到一定电压所需要的电荷就越多 时间就越久 也就是说增大电容、增大开关频率可以减小纹波 第二个部分 就是输出电流在串联等效电阻上直接引起的压降 我们可以看到 这是电路 这是负载上所需要的电流 Io 当开关4断开以后 负载上所需要的电流 完全是由电容提供的 完全是由电容提供的 所以这个 Io 从下往上流过 ESR 那么开关闭合以后 电容上放掉的电要通过这个方向去充回来 电容上放掉的电要通过这个方向去充回来 同样大小充回来 所以在 ESR 上产生的 delta 压降是两倍的 Io 乘以 ESR 和频率没有关系 。
这个值很大 我们对比一下 我们刚刚学过的 BUCK 降压斩波电路
它的公式和这个不一样 因为负载上的电流 Io 并不都是由电容 C 来提供的 其中电感也提供 所以它的纹波是和频率有关的一个量，要小得多 也就说如果负载上串联了电感 将可以大大减小纹波（纹波电压是纹波电流给电容充电 以及在等效串联电阻上压降产生的 那么你以一定的斜率 充放电这么一个纹波电流 充放电时间的越长 这个纹波电流峰值自然也就越大 所以我们在这里呢基本上 你等效串联电阻变小的效果 被频率降低的效果基本上就给抵消掉了 。）
我们来看纹波指标，具体指标 有个列表
当输出电流5个mA的时候 按照它推荐的飞电容输出电容配置 在15到35个mV之间 我们看一眼公式 输出纹波电压和电流成正比 那么我们可以想达到额定电流60mA的时候 纹波电压将会超过100mV 这时候你就需要看用电器负载 能不能接受这么大纹波的供电 也就是说电荷泵芯片能不能使用。
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基准电压
出处：
基准电压是什么_基准电压有什么作用 - 电子常识 - 电子发烧友网
参考电压基准电压 - 百度文库
基准电压源应用设计技巧和诀窍-嵌入式文档类资源-CSDN下载
基准电压是指传感器置于0℃的温场(冰水混合物)，在通以工作电流(100μA)的条件下，传感器上的电压值。实际上就是0点电压。其表示符号为V(0)，该值出厂时标定，由于传感器的温度系数S相同，则只要知道基准电压值V(0)，即可求知任何温度点上的传感器电压值，而不必对传感器进行分度。
基准电压不准&振荡 两个案例
出处：z00143104的专栏_硬件十万个为什么_CSDN博客-华为研发模式系列,硬件开发领域博主
案例1 比较基准电压不准问题
在EV2000-220KW变频器初样功能板调测时发现3.15V过流比较基准输出严重偏离设计值且正负不对称。
在应用中，3.15V基准是由TL431加运放形成的，其电路原理图如下：
在初样设计时，上图中的运放U2为LM358，该器件对电源纹波的抑制能力较差。
上图中，±15V电源由开关频率约为40kHz的单端反激型电源提供，其中+15V为主反馈绕组，-15V为最简单的二极管加电容形成整流滤波得到。这样电源的-15V纹波较大，对电源纹波抑制能力差的运放会使其输出有较大的纹波。而过流比较基准电压要求精度高，此处用LM358输出作基准便不能满足要求了。为了确定是否-15V电压纹波引起运放输入偏离设计值，特此对-15V电源作了处理：断开反激电源的-15V整流二极管，外用直流稳压电源对单板施加-15V电源，结果LM358的输出很稳定。说明LM358输出的纹波和正负基准的不称性是由-15V的纹波电压引起。不改变电路结构，把LM358更换为电源纹波抑制能力强的运放TL082后，电路满足设计要求，如上图所示。对电源纹波电压较大和要求运放输出精度较高的场合，选用对电源纹波抑制能力强且频率响应快的运放。
案例2 基准震荡问题
【问题描述】
基准电源部分中输出的电压bref,vref和iref的纹波电压过大,没有满足单板测试规范<1%的指标,其中BREF波形严重变形.具体波形如下：
【原因分析】基准源的容性负载问题，容易引起震荡。在器件资料中描述了带容性负责 的稳定性边界条件。如下所示：在A，B线以下的区域都
是易震荡的区域。
【解决措施】431基准电路的输出端加了0.1UF的电容C239,该电容引起了基准。通过把0.1uf滤波电容去掉，降低了电容的取值，现在为0.01uf，使其远离震荡的边界上。
VBAT?? VCC VDD VSS VEE VPP
V*与AV*的区别是：数字与模拟的区别
CC与DD的区别是：供电电压与工作电压的区别（通常VCC>VDD）；
数字电路供电VCC
模拟电路供电AVCC
VDD是指工作电压，就是供电进芯片的
AVDD是模拟电压或者叫模拟正电源，是从芯片向外供电的
1、对于数字电路来说，VCC是电路的供电电压,VDD是芯片的工作电压（通常Vcc>Vdd），VSS是接地点。
2、有些IC既有VDD引脚又有VCC引脚，说明这种器件自身带有电压转换功能。
3、在场效应管（或COMS器件）中，VDD为漏极，VSS为源极，VDD和VSS指的是元件引脚，而不表示供电电压。
4、一般来说VCC=模拟电源,VDD=数字电源,VSS=数字地,VEE=负电源
单片集成电路可能既有VCC端口也有AVCC端口，不知道能不能告诉我这两者之间的区别？还有这两者在电压上有没有什么差别？
VCC是数字电源，AVCC是模拟电源。有AVCC的单片机是包含模拟器件的单片机，例如AD转换电路。
一般要求AVCC和VCC之间电压差不能超过一定数值，例如AVR单片机规定不能超过0.3V。
应用时，VCC直接接系统电源，芯片外的其它数字逻辑器件也接VCC，芯片外的模拟电路的电源和AVCC相连。VCC和AVCC之间用一个低通滤波器连接。滤波器典型参数为：电感10μH，两边的电容0.1μF。
开关电源
“开关电源主要元件就是电子开关（场效应管或三极管）。首先输入端要有保护（保险管） 滤波（电容）在经过整流（整流桥） 再需要DC/AC转换（变压器） 整流输出（整流二极管） 再经滤波（电感电容）最后就有稳定的输出。推荐一个蛮实用的地方，那边开关电源资料汇总不少的，去查一下浙江埃莫森电气 ，浙江埃莫森电气的电气知识蛮齐全的， 希望可以帮到你。
其中变压器部分有一辅助绕组通过IC进行电流电压取样来控制开关的占空比从而调节输出电流。这只是其中的一种方案 开关电源整体上就是滤波整流调整反馈控制输出整流滤波几个部分。具体方案根据具体要求。”
减少开关电源的纹波和噪声电压的措施
出处：百度文库 硬件十万个为什么 2014-09-02 20:31
开关电源（包括AC/DC转换器、DC/DC转换器、AC/DC模块和DC/DC模块）与线性电源相比较，最突出的优点是转换效率高，一般可达80%～85%，高的可达90%～97%；其次，开关电源采用高频变压器替代了笨重的工频变压器，不仅重量减轻，体积也减小了，因此应用范围越来越广。但开关电源的缺点是由于其开关管工作于高频开关状态，输出的纹波和噪声电压较大，一般为输出电压的1%左右（低的为输出电压的0.5%左右），最好产品的纹波和噪声电压也有几十mV；而线性电源的调整管工作于线性状态，无纹波电压，输出的噪声电压也较小，其单位是μV。
本文简单地介绍开关电源产生纹波和噪声的原因和测量方法、测量装置、测量标准及减小纹波和噪声的措施。
一、纹波和噪声产生的原因
开关电源输出的不是纯正的直流电压，里面有些交流成分，这就是纹波和噪声造成的。纹波是输出直流电压的波动，与开关电源的开关动作有关。每一个开、关过程，电能从输入端被“泵到”输出端，形成一个充电和放电的过程，从而造成输出电压的波动，波动频率与开关的频率相同。纹波电压是纹波的波峰与波谷之间的峰峰值，其大小与开关电源的输入电容和输出电容的容量及品质有关。
噪声的产生原因有两种，一种是开关电源自身产生的；另一种是外界电磁场的干扰（EMI），它能通过辐射进入开关电源或者通过电源线输入开关电源。开关电源自身产生的噪声是一种高频的脉冲串，由发生在开关导通与截止瞬间产生的尖脉冲所造成，也称为开关噪声。噪声脉冲串的频率比开关频率高得多，噪声电压是其峰峰值。噪声电压的振幅很大程度上与开关电源的拓扑、电路中的寄生状态及PCB的设计有关。
二、减小纹波和噪声电压的措施
开关电源除开关噪声外，在AC/DC转换器中输入的市电经全波整流及电容滤波，电流波形为脉冲，如图17所示（图a是全波整流、滤波电路，b是电压及电流波形）。电流波形中有高次谐波，它会增加噪声输出。良好的开关电源（AC/DC转换器）在电路增加了功率因数校正（PFC）电路，使输出电流近似正弦波，降低高次谐波，功率因数提高到0.95左右，减小了对电网的污染。
开关电源或模块的输出纹波和噪声电压的大小与其电源的拓扑，各部分电路的设计及PCB设计有关。例如，采用多相输出结构，可有效地降低纹波输出。现在的开关电源的开关频率越来越高；低的是几十kHz，一般是几百kHz，而高的可达1MHz以上。因此产生的纹波电压及噪声电压的频率都很高，要减小纹波和噪声最简单的办法是在电源电路中加无源低通滤波器。
1、减少EMI的措施
可以采用金属外壳做屏蔽减小外界电磁场辐射干扰。为减少从电源线输入的电磁干扰，在电源输入端加EMI滤波器，如图3所示（EMI滤波器也称为电源滤波器）。
2 、在输出端采用高频性能好、ESR低的电容
采用高分子聚合物固态电解质的铝或钽电解电容作输出电容是最佳的，其特点是尺寸小而电容量大，高频下ESR阻抗低，允许纹波电流大。它最适用于高效率、低电压、大电流降压式DC/DC转换器及DC/DC模块电源作输出电容。例如，一种高分子聚合物钽固态电解电容为68μF，其在20℃、100kHz时的等效串联电阻（ESR）最大值为25mΩ，最大的允许纹波电流（在100kHz时）为2400mArms，其尺寸为：7.3mm（长）×4.3mm（宽）×1.8mm（高），其型号为10TPE68M（贴片或封装）。纹波电压ΔVOUT为：
ΔVOUT=ΔIOUT×ESR （1)
若ΔIOUT=0.5A，ESR=25mΩ，则ΔVOUT=12.5mV。
若采用普通的铝电解电容作输出电容，额定电压10V、额定电容量100μF，在20℃、120Hz时的等效串联电阻为5.0Ω，最大纹波电流为70mA。它只能工作于10kHz左右，无法在高频（100kHz以上的频率）下工作，再增加电容量也无效，因为超过10kHz时，它已成电感特性了。
某些开关频率在100kHz到几百kHz之间的电源，采用多层陶电容（MLCC）或钽电解电容作输出电容的效果也不错，其价位要比高分子聚合物固态电解质电容要低得多。
3 、采用与产品系统的频率同步
为减小输出噪声，电源的开关频率应与系统中的频率同步，即开关电源采用外同步输入系统的频率，使开关的频率与系统的频率相同。 4、避免多个模块电源之间相互干扰
在同一块PCB上可能有多个模块电源一起工作。若模块电源是不屏蔽的、并且靠的很近，则可能相互干扰使输出噪声电压增加。为避免这种相互干扰可采用屏蔽措施或将其适当远离，减少其相互影响的干扰。
例如，用两个K7805-500开关型模块组成±5V输出电源时，若两个模块靠的很近，输出电容C4、C2未采用低ESR电容，且焊接处离输出端较远，则有可能输出的纹波和噪声电压受到相互干扰而增加。
如果在同一块PCB上有能产生噪声干扰的电路，则在设计PCB时要采取相似的措施以减少干扰电路对开关电源的相互干扰影响。
5 、增加LC滤波器
为减小模块电源的纹波和噪声，可以在DC/DC模块的输入和输出端加LC滤波器，如图5所示。图5左图是单输出，图21右图是双输出。
在表1及表2中列出1W DC/DC模块的VIN端和VOUT端在不同输出电压时的电容值。要注意的是，电容量不能过大而造起动问题，LC的谐振频率必须与开关频率要错开以避免相互干扰，L采用μH极的，其直流电阻要低，以免影响输出电压精度。
6 、增加LDO
在开关电源或模块电源输出后再加一个低压差线性稳压器（LDO）能大幅度地降低输出噪声，以满足对噪声特别有要求的电路需要（见图22），输出噪声可达μV级
由于LDO的压差（输入与输出电压的差值）仅几百mV，则在开关电源的输出略高于LDO几百mV就可以输出标准电压了，并且其损耗也不大。
7、增加有源EMI滤波器及有源输出纹波衰减器
有源EMI滤波器可在150kHz～30MHz间衰减共模和差模噪声，并且对衰减低频噪声特别有效。在250kHz时，可衰减60dB共模噪声及80dB差模噪声，在满载时效率可达99%。输出纹波衰减器可在1～500kHz范围内减低电源输出纹波和噪声30dB以上，并且能改善动态响应及减小输出电容。
减小DC/DC变换器中的接 地反弹——一些接地要点
Jeff Barrow 硬件十万个为什么 2016-03-13 23:59
电路接地1在电路原理图中看起来很简单；但是，电路的实际性能是由其印
制电路板（PCB）布局决定的。而且，接地节点的分析很困难，特别是对于
DC/DC变换器，例如降压型和升压型变换器，这些电路的接地节点会聚快
速变化的大电流。当接地节点移动时，系统性能会遭受影响并且该系统会
辐射电磁干扰（EMI）。但是如果很好地理解“接地“引起的接地噪声的物
理本质可提供一种减小接地噪声问题的直观认识。
接地反弹（Ground bounce）简称地弹会产生幅度为几伏的瞬态电压；最
常见的是由磁通量变化引起的。传输电流的导线环路实际上构成了一个
磁场，其磁场强度与电流成正比。磁通量与穿过环路面积和磁场强度乘
积成正比。
磁通量∝磁场强度×环路面积
更精确的表示是，ΦB = BA cosφ
其中磁通量ΦB等于磁场强度B乘以穿过环路平面A和磁场方向与环路平
面单位矢量夹角φ的余弦。
降压型变换器的接地反弹
为了讨论方便，将图3中的简单电路变换成与其类似的电路——图4中的降压型变换器。
在高频时，一个大电容器——例如降压型变换器输入电容器，CVIN——可
以看作一个DC电压源。类似地，一个大电感器——例如降压型变换器输出电感器，LBUCK——也可以看作一个DC电流源。所做的这些近似有助于直观理解。
开关电源中的小启示
出处：许雪松 硬件十万个为什么 2016-03-11 23:38
开关电源是一种看似简单，但却异常复杂的电子系统。其中包含着很多有意思的问题，我放在这里，促使自己思考思考：
1.一般buck系统输出电压和输入电压是按开关管占空比计算的。比如说，24V输入，输出12V，那么占空比应该是50%。这个理论推导大多数情况下是不遵守的。因为这个是在开关电源满量程下推导的。事实上，开关电源一般工作都会小于最大量程输出。这里有一个前提，就是一个周期内输入的能量会与输出的能量相抵消。如果不能抵消呢？那么开关电源就会进入打嗝模式（轻跳模式），即连续几个工作周期内有开关波形输出，然后连续几个周期内都没有开关波形。保证输入能量与输出能量相等。从理论上讲，可以认为是变成了频率更低，占空比更低的一个开关波形。也可以理解为，开关电源的拓扑结构中的开关管控制的精度有限，在一个周期内可能占空比的分辨率只能到0.5%，想要实现0.01%的精度，只能用更多的周期来逼近。比如说，5% 4% 4% 4%的四个连续开关周期组合成了一个4.25%的占空比。
这让我联想到，DLP 投影仪和背投彩色电视机，其实也是这个原理，DLP 的核心芯片只能让一个点变亮或者变灭，曝光灯光通过色轮投在DLP上，DLP 的反射光通过镜头射出。如果用高速摄像机 DLP 画面，那么应该是能看到不同颜色的单色画面。 通过人眼的暂留效应，进行空间合成。
软件中也是如此，体积和速度，软件可以用空间换时间，可以用时间换空间。
2.三种开关电源系统buck, boost, buck-boost，冷启动时，都是由0状态开始启动到工作状态。用于滤波的电容也是从0开始充电到规定的电压。事实上，如果不加以限制，能产生很大的 In rush 电流。对系统造成不可逆的损伤。同理，在负载变动，输出功率变化的情况下，都会出现 In rush 电流。 为什么会出现这种现象，还是控制电路的控制方法问题。一般开关电源的输出都是恒压源，只对电压做追踪控制。电压时控制目标，开关管流过去的不是电压，而是能量。应对能量加以控制和限制，而不是光秃秃的电压。
3.Invert 是一种非常复杂的电源，尤其三相电的高频PWM整流器是非常复杂的。控制方法多种多样，五花八门。但往往我们忽视了一些最基本的电路认识。为什么Invert电源能做到能量的双向流转？那是因为AC->DC时，外面的AC电源、电感、开关管组成了一个boost，向高压直流母线输入能量；DC->AC时，直流母线作为电源，通过电感，开关管组成一个buck，向AC电源供电。由于市电AC源可相当于一个巨大的负载，而boost和buck又是一种内阻可变的电源(适当的控制方法)。即使AC线电压来回翻转，也不会影响电路的工作。这些最基本的知识，让我明白了，再复杂的东西都是由简单的东西复合而成，基础往往比具体的技术更重要。
开关电源线性电源区别
而在开关电源中则不一样，开关管（在开关电源中，我们一般把调整管叫做开关管）是工作在开、关两种状态下的：开——电阻很小；关——电阻很大。
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直流源 开关电源
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如何做一个简单的可输出负电压的电源_电源_电工之家
直流电源负电压供电应用 - 百度文库
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PFM与PWM的技术总结
出处：硬件十万个为什么
开关电源的控制技术主要有三种：(1)脉冲宽度调制(PWM)；(2)脉冲频率调制(PFM)；(3)脉冲宽度频率调制(PWM-PFM)．
PWM：（pulse width modulation）脉冲宽度调制
脉宽调制PWM是开关型稳压电源中的术语。这是按稳压的控制方式分类的，除了PWM型，还有PFM型和PWM、PFM混合型。脉宽宽度调制式（PWM）开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过电压反馈调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。
PFM：（Pulse frequency modulation) 脉冲频率调制
一种脉冲调制技术，调制信号的频率随输入信号幅值而变化，其占空比不变。由于调制信号通常为频率变化的方波信号，因此，PFM也叫做方波FM
区别：
PWM是频率的宽和窄的变化 , PFM是频率的有和无的变化,
PWM是利用波脉冲宽度控制输出, PFM是利用脉冲的有无控制输出.
PWM是目前应用在开关电源中最为广泛的一种控制方式，它的特点是噪音低、满负载时效率高且能工作在连续导电模式，现在市场上有多款性能好、价格低的PWM集成芯片，如UCl842／2842／3842、TDAl6846、TL494、SGl525／2525／3525等；
PFM具有静态功耗小的优点，但它没有限流的功能也不能工作于连续导电方式，具有PFM功能的集成芯片有MAX641、TL497等；PWM-PFM兼有PWM和PFM的优点。
DC/DC变换器是通过与内部频率同步开关进行升压或降压，通过变化开关次数进行控制，从而得到与设定电压相同的输出电压。PFM控制时，当输出电压达到在设定电压以上时即会停止开关，在下降到设定电压前，DC/DC变换器不会进行任何操作。但如果输出电压下降到设定电压以下，DC/DC变换器会再次开始开关，使输出电压达到设定电压。PWM控制也是与频率同步进行开关，但是它会在达到升压设定值时，尽量减少流入线圈的电流，调整升压使其与设定电压保持一致。
与PWM相比，PFM的输出电流小，但是因PFM控制的DC/DC变换器在达到设定电压以上时就会停止动作，所以消耗的电流就会变得很小。因此，消耗电流的减少可改进低负荷时的效率。PWM在低负荷时虽然效率较逊色，但是因其纹波电压小，且开关频率固定，所以噪声滤波器设计比较容易，消除噪声也较简单。
若需同时具备PFM与PWM的优点的话，可选择PWM/PFM切换控制式DC/DC变换器。此功能是在重负荷时由PWM控制，低负荷时自动切换到PFM控制，即在一款产品中同时具备PWM的优点与PFM的优点。在备有待机模式的系统中，采用PFM/PWM切换控制的产品能得到较高效率。
就DC-DC变换器而言目前业界PFM只有Single Phase，且以Ripple Mode的模式来实现，故需求输出端的Ripple较大。没有负向电感电流，故可提高轻载效率。由于是看输出Ripple，所以Transient很好，在做Dynamic的时候没有under-shoot。PWM有Single Phase &Multi-phase，多以Voltage Mode or Current Mode来实现，对输出Ripple没有要求，轻载时存在电感负向电流，故轻载效率较差，Compensation较Ripple相比较慢。将PWM于PFM结合使用，当侦测到电感负电流的时候，变出现Pulse Skipping，而不再受内部Clock控制。此时，controller will turnoff both h-mos & l-mos，Coss & L会出现阻尼振荡。
每位工程师接触的领域不一样，可能有的领域是用PFM比较多，有的是用PWM比较多，但从整个电源行业来说,相信目前还是PWM用的多.上世纪80年代至今，PWM开始了在电源变换领域的“王朝统治"地位,因为每种方式都有缺点和优点.关键还是看是否适合客户需要吧在论坛看到一位网友是这样写的，我觉得写的比较形象，他说如果把PFM与PWM的电源用车来比较的话,用PFM的=奔驰,用PWM的=大众。
PFM相比较PWM主要优点在于效率
1、对于外围电路一样的PFM和PWM而言,其峰值效率PFM与PWM相当,但在峰值效率以前,PFM的效率远远高于PWM的效率,这是PFM的主要优势.
2、PWM由于误差放大器的影响，回路增益及响应速度受到限制，PFM具有较快的响应速度
PFM相比较PWM主要缺点在于滤波困难
1、滤波困难（谐波频谱太宽）。
2、峰值效率以前,PFM的频率低于PWM的频率,会造成输出纹波比PWM偏大。
3、PFM控制相比PWM控制 IC 价格要贵。
PFM之所以应用没有PWM多最主要的一个原因就是另外一个原因就是PWM的巨大优点了：控制方法实现起来容易，PFM控制方法实现起来不太容易。
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电感式DC/DC变换器工作原理
出处：
电感式DC/DC变换器工作原理
电感式DC/DC变换器工作原理 - IAmAProgrammer - 博客园
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反激式开关电源理论与原理解析
出处：反激式开关电源理论与原理解析_暖暖的纠结的博客-CSDN博客_反激式开关电源
正激”与“反激”的区别
https://blog.csdn.net/qq_25814297/article/details/116939882
电源芯片布局走线
BUCK电路原理及PCB布局与布线注意事项
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出处：
电源篇 -- PCB布局布线_硬件家园的博客-CSDN博客
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出处：
开关电源的PCB布线设计技巧——降低EMI
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出处：模块电源（三）：PCB Layout_Infinity_lsc的博客-CSDN博客_pcb电感下方不能走线
DC-DC电路元器件放置：
1.输入滤波电容及旁路电容（Cbypass）：
放置于IC相同的层上，并尽可能缩短与IC之间布线，并且CIN和CO的接地彼此必须分开1cm~2cm；
2.续流二极管：
需采用短而宽的接线方式直接接在IC的GND端和SW；
3.功率电感（电感一般分为 工字型非屏蔽电感、半屏蔽电感、一体成型电感三种）：
距离IC适中距离，以最小化开关节点的辐射噪声；
电感下方不建议走线和铺铜，原因如下：
如果铺铜，电感下方没有净空，则电感的磁场会在该下方的金属上，产生Eddy Current 即涡流，而 Eddy current 会产生相反的磁场方向，跟电感原有的磁场方向相反，导致电感的感量变小。
（争论：接地平面要保持一致，不应中断，因为
PCB的铜越多，散热越好；
PCB上的各种平面--例如，GND平面或VDD平面（电源电压）--可以连续构造，也可以不连续。
从EMI的角度，建议铺铜；
从电感感量的角度，对于屏蔽型电感，电感感量基本没有影响，因此也建议铺铜；
对于工字型电感，铺铜对电感感量有影响，工程师可以视情况而定。
总之，线圈下方或靠近线圈处不可布敏感的控制走线是明智的。
焊盘不宜过近：
当两焊盘过近、间距过小时，其寄生电容变大，对于切换噪声而言，等同于提供一个低阻抗路径，切换噪声会绕过功率电感，透过寄生电容，窜入电路容易受干扰的部分
4.输出滤波电容：
尽可能的靠近电感；
5.FB端：
1） IC的反馈端输入反馈信号，通常设计为高阻抗，该此端和电阻交叉网络的输出须用短线连接；
2）检测输出电压的部分须在输出电容器之后或在输出电容器的两端连接；
3）将电阻分压器电路靠近并且并联，使其更好的抗噪声性；
4）将导线远离电感和二极管的开关节点，不要直接在电感和Q二极管下方接线，也不要与电源线并联，多层板也必须以相同的方式接线；
5）通过通孔将反馈路径传输到PCB的底层，并将布局远离交换节点。
TPS54331 Layout Example
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大厂DC-DC PCB layout建议
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Buck电源芯片使用时，需要谨记的事项
？
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基础知识回顾
灌电流和拉电流
一个重要的前提：灌电流和拉电流是针对端口而言的，而且都是针对IC的输出端口。
【名词解释】
灌：注入、填充，由外向内、由虚而实。渴了，来一大杯鲜榨橙汁，一饮而尽，饱了，这叫“灌”。
灌电流（sink current），对一个端口而言，如果电流方向是向其内部流动的则是“灌电流”，比如一个IO通过一个电阻和一个LED连接至VCC，当该IO输出为逻辑0时能不能点亮LED，去查该器件手册中sink current参数。
拉：流出、排空，由内向外，由实而虚。一大杯鲜橙汁喝了，过会儿，憋的慌，赶紧找卫生间，一阵“大雨”，舒坦了，这叫“拉”。
拉电流（sourcing current），对一个端口而言，如果电流方向是向其外部流动的则是“拉电流”，比如一个IO通过一个电阻和一个LED连至GND，当该IO输出为逻辑1时能不能点亮LED，去查该器件手册中sourcing current参数。
【拉电流与灌电流】
1、概念
拉电流和灌电流是衡量电路输出驱动能力（注意：拉、灌都是对输出端而言的，所以是驱动能力）的参数，这种说法一般用在数字电路中。
这里首先要说明，芯片手册中的拉、灌电流是一个参数值，是芯片在实际电路中允许输出端拉、灌电流的上限值（允许最大值）。而下面要讲的这个概念是电路中的实际值。
由于数字电路的输出只有高、低（0，1）两种电平值，高电平输出时，一般是输出端对负载提供电流，其提供电流的数值叫“拉电流”；低电平输出时，一般是输出端要吸收负载的电流，其吸收电流的数值叫“灌（入）电流”。
对于输入电流的器件而言：灌入电流和吸收电流都是输入的，灌入电流是被动的，吸收电流是主动的。如果外部电流通过芯片引脚向芯片内‘流入’称为灌电流（被灌入）；
反之如果内部电流通过芯片引脚从芯片内‘流出’称为拉电流（被拉出）
2、为什么能够衡量输出驱动能力
当逻辑门输出端是低电平时，灌入逻辑门的电流称为灌电流，灌电流越大，输出端的低电平就越高。由三极管输出特性曲线也可以看出，灌电流越大，饱和压降越大，低电平越大。
然而，逻辑门的低电平是有一定限制的，它有一个最大值UOLMAX。在逻辑门工作时，不允许超过这个数值，TTL逻辑门的规范规定UOLMAX ≤0.4～0.5V。所以，灌电流有一个上限。
当逻辑门输出端是高电平时，逻辑门输出端的电流是从逻辑门中流出，这个电流称为拉电流。拉电流越大，输出端的高电平就越低。这是因为输出级三极管是有内阻的，内阻上的电压降会使输出电压下降。拉电流越大，输出端的高电平越低。
然而，逻辑门的高电平是有一定限制的，它有一个最小值UOHMIN。在逻辑门工作时，不允许超过这个数值，TTL逻辑门的规范规定UOHMIN ≥2.4V。所以，拉电流也有一个上限。
可见，输出端的拉电流和灌电流都有一个上限，否则高电平输出时，拉电流会使输出电平低于UOHMIN；低电平输出时，灌电流会使输出电平高于UOLMAX。所以，拉电流与灌电流反映了输出驱动能力。（芯片的拉、灌电流参数值越大，意味着该芯片可以接更多的负载，因为，例如灌电流是负载给的，负载越多，被灌入的电流越大）
由于高电平输入电流很小，在微安级，一般可以不必考虑，低电平电流较大，在毫安级。所以，往往低电平的灌电流不超标就不会有问题。用扇出系数来说明逻辑门来驱动同类门的能力，扇出系数No是低电平最大输出电流和低电平最大输入电流的比值。
【吸电流、拉电流输出和灌电流概念区别】
在集成电路中，吸电流、拉电流输出和灌电流输出是一个很重要的概念。
拉即泄，主动输出电流，是从输出口输出电流。
灌即充，被动输入电流，是从输出端口流入。
吸则是主动吸入电流，是从输入端口流入。
吸电流和灌电流就是从芯片外电路通过引脚流入芯片内的电流,区别在于吸收电流是主动的，从芯片输入端流入的叫吸收电流。灌入电流是被动的,从输出端流入的叫灌入电流。
拉电流是数字电路输出高电平给负载提供的输出电流，灌电流时输出低电平是外部给数字电路的输入电流，它们实际就是输入、输出电流能力。
吸收电流是对输入端（输入端吸入）而言的；而拉电流（输出端流出）和灌电流（输出端被灌入）是相对输出端而言的。
宽电压范围
宽电电源压就是电器对电压的高适应性。
在一定范围内不同等级的电压都能应用。
如：宽电压带对165伏-240伏之间的电压波动有很强的适应性，不论是城市用电高峰，还是边远地区供电不足均能正常运转。
普通的只在220伏左右能正常运转，电压过高要烧掉，过低又不能正常运转，因此适合宽电压的电器要比普通的节能，耐用。
分割电源
翻转电压
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硬过流
过流检测与保护电路_有点小曹的博客-CSDN博客_过流检测电路
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