[经验]

LED电源系统结构优化及线性调节器的应用

2016-6-2 17:11:58

2798 调节器电源

高速通信产品（如ADSL、ROUTER等）通常需要一路或多路低电压供电电源，如3.3V、2.5V，甚至1.8V，由于MCU或DSP处理速率很高，因此消耗电流也很大，如16路ADSL局端板的3.3V电源需要高达8A的电源，而1.8V电源需要的供电电流则更大（达10A）。虽然传统的开关电源模块能够满足上述要求，但在成本、体积、热损耗等方面仍给电流设计人员带来很大的压力。
1. 系统结构的优化
传统的通信产品需要的电源数目较少，且通常以+5V为主电源，开关电源不失为一种好的选择。但是随着高速、宽带通信产品的出现，DSP或MCU所需要的供电电压越来越低，内核电压已降至3.3V、2.5V，甚至1.8V。另外，为了能与外部芯片，如ELASH、SDRAM及其他外围器件接口，还需要5V、3.3V 供电电压。对于这类需要多组电源供电的产品，电源设计面临着体积大、价格昂贵、低压大电流输出，特别是多路输出时效率较低等诸多挑战。如果完全采用电源模块，则会使产品成本增加、系统供电压力增大，更重要的是，所占线路板面积较大，从而造成系统PCB布局困难。因此，设计时需合理地将电源模块与DC/DC转换芯片相结合，对电源进行优化设计。
2. 线性调节器的应用
利用线性稳压器从5V或3.3V电源中采用降压方式来获得所需要的3.3V、2.5V或1.8V电压。这在系统所需低压电源电流较小时（如几百毫安），采用如图所示电路是一种较好的低成本解决方案。不仅如此，由于线性电源具有干扰小、输出噪声低等优点，它还能为DSP或MCU内核提供很稳定的电压。然而，如果内核需要低压电流较大时，如有的16路ADSL可能需要1.8V电源提供10A的输出电流、千兆以太网交换系统可能要求3.3V电源提供8A的电流。对于前者，如果是从3.3V电源中采用线性电源降压方式获得1.8V，则该电源消耗的功率为
P1=(3.3-1.8)×10=17W
转换效率仅为
Po/（P1十Po）=(18/33)×100%=54%
式中，Po为电源输出功率；P1为电源消耗功率。

除此之外，该电源为了保证正常工作，需要占用很大的PCB面积以便散热，同时负载还需要与该电源保持一定距离，否则系统性能会由于温升太高而受到影响。
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