为5 v电源设计:历史的动力
关键的外卖
与早期的逻辑家庭奠定了基础。
TTL和5 v的采用标准。
如何设计一个5 v电源,从组件选择计算。
5 v电源设计侧重于现代电子电压无处不在
甚至普通用户可能会注意到5 v的评级是电子设备的优势。后主要电压水平,这可能是最常见的电压用户可能遇到,并考虑设备的市场饱和含晶体管—晶体管逻辑(TTL)集成电路,它可以被认为是一个国际电压标准。虽然采用5 v,供奉在这个位置上待一段时间,情况并不总是如此;直到TTL非官方标准的引入。
除非发展中多氯联苯在非常高或低电压水平,这是一个肯定,工程师和设计师会遇到配电网络组成部分(有时仅仅)5 v。因此5 v电源设计是一个关键的资源了解从数字化的发展以及积极布局。
逻辑家庭数字化的黎明
随着电子行业开始了艰苦的从模拟转换组件,电阻晶体管逻辑(RTL)代表的第一步到一个新的范式。正如它的名字暗示,RTL利用输入和一个电阻双极结型晶体管(是)作为切换机制。IC开发才开始成形,RTL最小化单个晶体管的使用,可以显著的成本资金投入而奠定了基础门电路级逻辑与单一和多输入和盖茨(两个通用逻辑门中的一个)。然而,以下是将提供切换速度差和高电流要求(因此高散热的需求),呈现其相关性短暂的。
接下来在数字电子血统将二极管晶体管逻辑(迪泰)。作为离散的组件,迪泰是由两个相距12 v (6 v和6 v的NPN型和0 v和PNP型-12 v),但这是减少到一个铁路ICs。与RTL相似,迪泰可以用来构造一个通用的与非门逻辑门电路级设计和有很多优势在此前的RTL格式。此外,迪泰通常更比RTL I / O接口功能。然而,困难依然:转换作用仍缓慢恢复从两个输入高状态由于累积的晶体管基础上消散。值得注意的是,迪泰将结合一个肖特基二极管的基本情况形成肖特基晶体管:基地通过最小化的肖特基二极管防止饱和偏见集电极-基极结,后来被应用更普遍的家庭ICs额外的逻辑。
TTL介绍了5 v标准
而RTL和迪泰代表重要的数字的里程碑,晶体管—晶体管逻辑(TTL)突破这个行业已经建立。与早些时候逻辑家庭降级晶体管放大,TTL利用晶体管输入逻辑元件;连同其他设计考虑,这导致了显著的改进:
更快的开关速度,输入晶体管和放大晶体管之间联系在一起前的收藏家和后者的基础。逻辑高输出,输入晶体管向前活跃同时进行组合的基础上放大晶体管。这可以防止瘟疫的饱和条件RTL和迪泰切换周期。
低功耗,两个输入插脚的只需要一个小,恒流活跃时保持输入晶体管在反向运行逻辑低输出。
模块化,的排斥collector-resistor收益率放大晶体管集电极开路输出,它允许设计者将许多晶体管与一个上拉电阻创建自定义逻辑电路,一个低TTL门拉结合输出低。另一个变体是图腾柱,利用推挽放大器输出降低阻力,提高集成电路的扇出能力的成本降低操作电压范围。
由于这些原因,TTL技术迅速成为驾驶在电子时代的发展力,果然,建立了它的电源电压5 v。准确的选择价值可能归因于一系列因素,但从逻辑,它代表了最大输出电压从一个高电平输出。甚至与CMOS等新技术有效地取代TTL性能,TTL的廉价和可靠的自然认为继续使用一个接口不匹配的集成电路逻辑之间的家庭,进一步将5 v铁路不可替代的力量。
5 v电源设计从开始到结束
一个5 v铁路的重要性甚至在今天的电子是明确的;因此,设计师需要能够在必要时提供给电网。假设的主要来源,一个5 v电源设计需要执行四个连续的步骤:
变换电压阶跃下来接近5 v的目标。
纠正信号转换为直流与交流,消除消极的正弦波的叶。
过滤器减少波动对输出功率的影响。
调节输出在一个一致的电压水平。
这四个步骤通常与一些组件可以实现:一个变压器,二极管,电容网络,和监管机构IC。从这里开始,设计想要开始结束,因为它们代表了整个系统的I / O。监管机构应选择产生所需的电压水平,但输入范围自然会限制输入前的组件发生的可能性。此外,当前操作可能是一个因素取决于大型或艰苦的输出负荷预计将。就像输出电压、额定电流调节器参数也将有限。
现在,圆回变压器。当前的监管机构应该匹配,是不可能通过超过可用的输出。此外,预期的操作电流应该远低于当前的评级。然而,电压将需要考虑滴在二极管通常0.6 v /二极管。变压器的电压必须符合监管机构的最低输入范围加上二极管损失,和设计师可能要离开一点喘息的空间,增加变压器的输出电压略(内部原因和可行性)。
最后,需要选择电容值,这样他们认为正确的输入和输出电压调节器,同时提供必要的电容。设计可以有一个目标的最大纹波系数调节器输出,代表交流直流转换的效率低下,有损于我们的输出电压。这个值,可以使用过滤方程计算电容。
插入一些选择和计算值给一个目标为滤波电容。
重要的是要注意,这个计算值不可能匹配的常用值;工程师应选择最接近值近似。
节奏提供了大量的工具来简化设计
5 v电源设计的发展,尽管在科技飞速发展和减少电压与power-conscious设备有关,工程师应该自信的能力设计一个功能供电给少数值目标。幸运的是,细节可以留给计算机:节奏PCB设计和分析软件套件的支持工具,从仿真到制造商信息,协助工程师优化电力解决方案。与快速和强大OrCAD PCB设计者布局环境,开发团队可以更迅速地从物理的概念。
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