9、电子电路设计：从电源到智能开关的全面指南

电子电路设计：从电源到智能开关的全面指南

1. 5V SMPS 电路设计

设计开关模式电源（SMPS）相较于线性稳压器更为复杂，需要具备电力电子和开关器件方面的经验。本次要设计的 SMPS 具有以下特点：
- 输出 5V，电流 2A
- 输入电压范围 90VAC - 230VAC
- 体积紧凑
- 具备隔离、短路和过压保护功能

为实现紧凑的 SMPS 设计，应选用小型元件，尽可能使用表面贴装器件（SMD）以减小 PCB 尺寸。以下是典型 SMPS 的工作原理及所需元件：
1. 整流 ：使用桥式整流器对交流电压进行整流，随后通过连接在桥式整流器后的电容去除直流纹波。为防止电路短路，需在交流火线串联慢速熔断保险丝或玻璃保险丝。
2. 开关电路 ：这是 SMPS 的核心部分，将低频直流信号转换为高压交流 PWM 信号。开关频率较高（kHz 级别），因此需要小型降压变压器。电容输出接入开关电路，为变压器提供高压交流。由于快速开关会产生高压尖峰，可能损坏开关电路，可在变压器和开关电路之间使用齐纳二极管和超快二极管解决该问题。
3. 变压器 ：提供与交流电压的磁隔离和电隔离。变压器输出经肖特基二极管整流，再由大电容滤波。
4. 缓冲电路和 LC 滤波器 ：缓冲电路与肖特基二极管并联，由低阻值电阻和电容构成。输出端的 LC 滤波器由电感和电容组成，可更好地抑制纹波。
5. 反馈部分 ：通过分压器和电压比较器感知输出电压。分压器产生电压时，