9、电子电路设计：从电源到智能开关的全解析

电子电路设计：从电源到智能开关的全解析

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设备相关经验。本次要设计的 SMPS 具有以下特点：
- 输出 5V、2A 电流。
- 输入电压范围为 90VAC - 230VAC。
- 体积紧凑。
- 具备隔离、短路和过压保护功能。

为实现紧凑设计，建议使用表面贴装器件（SMD）以缩小 PCB 尺寸。

工作原理及组件
- 整流 ：使用桥式整流器将交流电压转换为直流电压，之后连接电容去除直流纹波。同时，为防止短路，需在交流火线串联慢熔保险丝或玻璃保险丝。
- 开关电路 ：这是 SMPS 的核心，将低频直流信号转换为高压交流 PWM 信号。由于开关频率较高（kHz 级别），可使用小型降压变压器。为防止快速开关产生的高压尖峰损坏电路，在变压器和开关电路间使用齐纳二极管和超快二极管。
- 变压器 ：提供与交流电压的磁隔离和电隔离，其输出通过肖特基二极管整流，再经大电容滤波。
- 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；LC 滤波器由电感和电容组成，用于更好地抑制纹波。
- 反馈部分 ：通过分压器和电压比较器感知输出电压，当分压器产生电压时，比较器开启隔离器 IC，其输出触发开关电路，以维持输出电压稳定。