現(xiàn)代的電子產(chǎn)品，包括移動產(chǎn)品和落地式產(chǎn)品，電源是其基本的組成部分，也是其核心部分。電子系統(tǒng)需要穩(wěn)定，高效，長壽命，低噪聲，高可靠，低成本的電源，硬件工程師負責(zé)選取合適的電源作為你產(chǎn)品的“發(fā)動機”。這里介紹一下市面上常用的電源電路結(jié)構(gòu)，阻容降壓電源，線性電源，和開關(guān)電源。

阻容降壓電源 使用電阻電容串聯(lián)降壓，由于電容在工頻下的阻抗，起到限流的作用，并且電容不消耗能量，提高了工作效率。阻容降壓的電路如下圖所示，電容C1在電路中起限流和儲能作用，設(shè)計時先確定最大負載電流，然后根據(jù)負載電流選擇電容C1和R1。D1為全波整流，整流后經(jīng)過濾波電容和穩(wěn)壓二極管得到穩(wěn)定的電壓。R2為負載，D2在電路中起很大作用，在R2負載較輕時，如果沒有D2，輸出電壓將會很高。D2相當(dāng)于可變化的負載，穩(wěn)定輸出電壓保護后端器件，避免電壓過高燒毀器件。阻容降壓電路簡單，成本低，廣泛用于小家電中。但是缺點也很明顯，壽命短，不能帶動態(tài)負載，只能做小功率應(yīng)用。

線性電源 簡單的線性電源可以自己用分立器件搭建，用三極管或者MOS管構(gòu)成負反饋電路，使輸出電壓固定在設(shè)計值。Vo=VD1-Vbe，一般的三極管Vbe開啟電壓在0.6-0.7V之間，R1為限流電阻，要保證VD1在可工作區(qū)，流過D1的電流在ID1min和ID1max之間。在電子產(chǎn)品中用得最多的是LDO低壓差穩(wěn)壓電源，現(xiàn)在的工藝可以輕易的做到2%的精度，低功耗LDO靜態(tài)功耗可以做到小于1uA。經(jīng)典的LDO芯片1117和78XX系列，由于國產(chǎn)廠家可以輕松自己開發(fā)，價格極低，應(yīng)用廣泛，性價比很高。

LDO在輸入和輸出端要加上μF級別的電容，避免LDO振蕩。另外，在LDO輸出沒有合適電壓，可以通過簡單的外圍電路調(diào)整為想要的輸出電壓(下圖D2可以換成其它基準(zhǔn)源)。輸出電壓Vout為基準(zhǔn)源的電壓加上LDO本身的穩(wěn)壓值。LDO的選型較簡單，根據(jù)輸入電壓、輸出電壓、負載電流、工作溫度即可選擇合適封裝的LDO。線性電源，設(shè)計簡單，外圍器件少，成本較低。輸出紋波和噪聲小，不會引起EMC問題，可靠性高。但是效率低，效率于輸入輸出壓差成反比，不適合大功率輸出。

開關(guān)電源 主要分為降壓(buck)，升壓(boost)，升降壓(buck-boost)三種拓撲。正激(forward)是buck電路的變形，反激(flyback)是buck-boost的變形，把儲能電感變成了變壓器。

Buck電路輸出電壓必須低于輸入電壓，輸出電壓Vo=Vin*D 。可以正對正輸出，比如把10V降到5V，也可以負對負輸出，把-10V降到-5V。Buck變換器只能改變電壓不能改變極性。電感L2在開關(guān)導(dǎo)通時儲能，并且一部分能量直接給到輸出，電感L2在開關(guān)關(guān)斷時釋放能量，給輸出供電，并由二極管D2續(xù)流。

Boost電路輸出電壓高于輸入電壓，輸出電壓Vo=Vin/(1-D) ?？梢哉龑φ敵?，比如把5V升到10V，也可以負對負輸出，把-5V升到-10V。Boost變換器也只能改變電壓不能改變極性。電感L1在開關(guān)導(dǎo)通時儲能，同時沒有能量給到輸出，電感L2在開關(guān)關(guān)斷時釋放能量，給輸出供電，輸入電源也同時給輸出供電。二極管D1的作用是把C1和Q1隔開，避免Q1導(dǎo)通時C1放電，C1能夠給輸出持續(xù)供電。

buck-boost電路輸出電壓為負壓(相對于輸入)，可低于也可高于輸入電壓，輸出電壓Vo=Vin*D/(1-D)?？梢哉龑ω撦敵觯热?0V變換到-5V或者-15V，也可以負對正輸出，比如把-10V變換到5V或者10V。buck-boost變換器可以改變電壓極性并且可升壓也可降壓。電感L3在開關(guān)導(dǎo)通時儲能，沒有能量給到輸出。在開關(guān)關(guān)斷時，電感L3通過D3釋放能量。二極管D3的作用是在開關(guān)導(dǎo)通時反偏，避免輸出電容C3放電，在開關(guān)關(guān)斷時給L3提供放電回路。

forward和flyback的基本原理與三種基本拓撲的原理類似，是其變形。由于變壓器的隔離作用，也叫做離線式電源。離線式電源設(shè)計由于涉及到變壓器的設(shè)計，以及反饋環(huán)路模型和傳遞函數(shù)更加復(fù)雜，設(shè)計難度自然比三種基本拓撲高。cuck，sepic，zeta拓撲應(yīng)用不多，有興趣的同學(xué)可以深入研究。

其實可以把電源當(dāng)作上下樓的“人”(能量)，線性電源就是“樓梯”，上下樓速度受到“樓梯口”(輸出電壓)大小的制約，可以持續(xù)的上下樓，但是效率較低。而開關(guān)電源就是“電梯”(儲能電感和開關(guān))，把"人"一箱一箱的運走，"電梯"的速度可以做到很快(開關(guān)速度)，效率高，但是電梯太快容易引起“人”的不適(引起EMC問題)。