電子產(chǎn)品離不開(kāi)電源電路，元器件需要的電壓/電流/紋波要求，板子上可能有多組不同的供電，選用什么樣的變換方式需要考慮到多種因素。首先我們看一下幾種常用的外接供電方式

1、外接交流電： 比如中國(guó)國(guó)標(biāo)的220V AC，美國(guó)的110 AC，電子產(chǎn)品內(nèi)部需要AC變DC的電路（一般是獨(dú)立的變換電路板）變成產(chǎn)品中各個(gè)器件用的低壓，當(dāng)然也有外部的“變壓器”將220V按照一定的變比變成低壓的AC，比如9VAC，這種變壓器跟2中的“適配器”很像，但內(nèi)部只有變壓器，沒(méi)有整流、濾波、穩(wěn)壓的功能，這種設(shè)計(jì)主要是出于系統(tǒng)整體成本的要求；

2、外接DC適配器：常用的是-48V、24V、12V、9V、5V等，一般是通過(guò)一種被稱作“適配器（Adaptor）”的黑黑（現(xiàn)在各種顏色的都有了）的家伙，將AC轉(zhuǎn)變?yōu)镈C。技術(shù)的進(jìn)步可以通過(guò)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓的方式將比較寬范圍的輸入交流變成穩(wěn)定的直流，開(kāi)關(guān)變換也比較容易獲得小的體積。比較常用的就是筆記本的電源變換器、手機(jī)充電器等，它們的輸出都是低壓直流。隨著USB端口的無(wú)處不在，USB不再只是數(shù)據(jù)的傳輸，更多的是用其端口進(jìn)行供電。目前家庭的插座上越來(lái)越多地將USB（5V直流）充電口作為了標(biāo)配。

3、電池供電： 各種各樣的電池和多個(gè)電池的組合，多數(shù)系統(tǒng)需要對(duì)電池充電，隨后讓電池供電，或者充放電同時(shí)進(jìn)行。

線性穩(wěn)壓器

今天我們討論的是電路板上通過(guò)穩(wěn)壓電路為板上的各個(gè)器件產(chǎn)生需要的電壓，主要的穩(wěn)壓變換方式有兩種：

線性穩(wěn)壓 - Linear Regulator

開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓 - Switching Regulator 也叫SMPS（switching mode power supply）

BU**TA2WNVX/HFV系列是采用超小型封裝SSON004X1216(1.2mm×1.6mm×0.6mm) & HVSOF5(1.6mm×1.6mm×0.6mm)的200ｍA輸出高性能FULL CMOS穩(wěn)壓器。電路電流只有40μA，功耗低，同時(shí)又有優(yōu)良的噪聲特性和負(fù)載響應(yīng)特性，最適合用于邏輯IC的電源、用于RF的電源、用于照相機(jī)模塊的電源等各種用途。

線性穩(wěn)壓器的優(yōu)點(diǎn)：

使用簡(jiǎn)單 - 一般來(lái)講3個(gè)器件就能搞定；

便宜 - 有幾十年歷史的器件，價(jià)格非常非常便宜；

輸出端比較干凈 - 低噪聲、低紋波、工作于非常寬頻帶，沒(méi)有EMI的問(wèn)題，在對(duì)噪聲敏感的模擬電路、通信電路供電系統(tǒng)中，一般會(huì)選用線性穩(wěn)壓器來(lái)保證好的性能；

響應(yīng)快速

當(dāng)然線性穩(wěn)壓器的缺點(diǎn)也很明顯：

輸入電壓和輸出電壓之間必須要保證一定的壓差（常規(guī)的穩(wěn)壓器一般在2V以上，LDO需要的比較低）才能正常穩(wěn)壓，要讓7805工作，其輸入端的電壓至少要達(dá)到7V才行；

效率為輸出電壓/輸入電壓，當(dāng)輸入電壓與輸出電壓的差越大，則效率越低，而損失的效率都以熱的方式通過(guò)穩(wěn)壓器本身消耗掉了。比如12V輸入/5V輸出的場(chǎng)景，效率只有5/12 ～ 41.6%，而58%的能量都被無(wú)謂的消耗掉，且發(fā)出的熱量對(duì)板子上的其它器件的穩(wěn)定工作帶來(lái)威脅；

只能用于降壓，無(wú)法用于升壓和反壓。

開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源

開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器主要由工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)的三極管（或MOS管）+儲(chǔ)能的電感或電容構(gòu)成：

工作于開(kāi)關(guān)模式的三極管：On的時(shí)候?qū)﹄姼谐潆姡潆娮銐虻臅r(shí)候開(kāi)關(guān)關(guān)閉，電感線圈將能量以電流的方式往負(fù)載供電，輸出電容同電感一起保證電壓的穩(wěn)定。理論上當(dāng)三極管處于On的時(shí)候其沒(méi)有壓降，處于Off的時(shí)候沒(méi)有電流通過(guò)，所以可以達(dá)到比較高的轉(zhuǎn)換效率。但實(shí)際上其還是有壓降和電流通過(guò)的，并且還有其它器件上的損耗；

電感：電流流入的時(shí)候通過(guò)磁場(chǎng)存儲(chǔ)能量，它不喜歡電流的變化，會(huì)盡力保持電流為常數(shù)而達(dá)到平滑電流的作用；

電容：可以看作為電壓濾波器，它不喜歡電壓的變化，用其存儲(chǔ)的能量來(lái)保持電壓為常數(shù)。

開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的優(yōu)點(diǎn)：

效率比較高，相對(duì)比常規(guī)的線性穩(wěn)壓器，一般來(lái)講其效率是比較高的，但也會(huì)有一些由于器件的非理想化帶來(lái)一些損耗，結(jié)合上面LDO的例子，在一個(gè)實(shí)際的系統(tǒng)中開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器效率是否一定高于LDO，需要根據(jù)實(shí)際的電壓、電流情況來(lái)分析，選用；

輸入電壓范圍較寬 - 全球跑到任何地方都能用的筆記本電源適配器、刮胡刀、手機(jī)充電器等等都是用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓的方式實(shí)現(xiàn)的，線性穩(wěn)壓器在這種需求下無(wú)能為力；

同等功率下，尤其是大功率，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的體積可以做的較小，這得益于開(kāi)關(guān)工作頻率的提高，有的高達(dá)幾MHz，器件體積可以變得很小。

開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的缺點(diǎn)：

相對(duì)于三件套的線性穩(wěn)壓器，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器需要的元器件比較多，有的器件相對(duì)還比較大，比如線圈、電容；

高頻的開(kāi)關(guān)噪聲比較大，元器件的布局比較關(guān)鍵，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)需要的低噪聲是非常具有挑戰(zhàn)的；

元器件的選用也非常關(guān)鍵，比如MOS管、儲(chǔ)能電感、平滑電容等

開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器也有不同的類型，根據(jù)輸入電壓和輸出電壓的關(guān)系分：

Buck型 - 降壓

Boost型 - 升壓

Buck+Boost - 既可以升壓也可以降壓

羅姆外置FET的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器BA9741F，該IC根據(jù)脈沖幅調(diào)整方式，內(nèi)置雙電路開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器控制器。2個(gè)電路都能實(shí)現(xiàn)降壓、升壓、負(fù)電壓工作?此外，小型的封裝最適合用作小型便攜設(shè)備電源?

審核編輯黃昊宇