开篇，我想讲一讲，我与电源芯片的情缘。
之所以做这样的开场白，是因为我无法确保自己能够很专业的阐述电源的发展及理论知识，另外，观众也是各行各业的都有，有做 IC 研发的，也有修家用电器的，所以我想用我认识电源的轨迹，来道一道我与电源的千丝万缕。
既然是说芯片，那么我只能从 7805 开始说起。
彼时，LM7805 作为单片机最重要的搭档之一（还有晶振），我以为这世界上的电源也就是 LM7805 了。
那个时候，我对元器件的品牌和型号没有任何概念，我只知道，要想跑单片机的程序，我需要一个 12V 输出的方壳子电源，圆头的，板子上焊接一个 LM7805，单片机揣着晶振，把手往电源上一搭，砰砰砰，单片机就复活了。
基于这样的开始，我以为电路设计也不过如此，一共三个引脚，一只脚站稳了，两只像手臂一样伸展开来，一进一出就形成了一个典型的三端式稳压电源芯片，至于输入的电容，输出的电容，能够耐压多少，输出电流多少…… ，在于当时，我只能说：不要在意这些细节。
我第一份工作是在天津，我从张家口坐火车在北京倒车到的天津，下午快下班的时候参加的面试，我室友还陪我一起面，他旁观🤣。
面试官就是后来给我讲 C 语言程序故意讲错的那位马工，他当场让我设计一个电路，要从 220V 稳压到 5V 给单片机供电，我当时真想给他画一个黑壳子+圆头，再加上我心爱的 7805 。
显然这么做肯定找不到工作，我费力的从科普知识里面搜寻到了一些交流相关的电路，给画了到了黑板上。
很明显，我是懂的交流和直流的，我在画那四个二极管的时候狠狠的琢磨了一番，应该是没有画错，因为马工接下来就问，你前面能不能设计成反激式的。
幸亏老厂长把话接了过来，“他四个二极管还白楞那么半天呢，你别为难他了”。
面试的时候，你一定会遇到各式各样的人，有的人往死里问，有的人则点到为止。
往死里问的这种人一般有两种情况，一种是想探寻你的知识边界，判断你的能力范围以便于和自己的团队匹配。另一种则是为了把你丢地上来回的摩擦，享受快感。区分这两种人很简单，前者问道你惭愧难当之后会给你讲解和鼓励，而后者，只会把简历往旁边一扔，头往后一样，嘴角一撇的晃一下头。
点到为止的面试官是值得尊敬的长者，他们往往通过你回答已知问题的过程就可以判断你的深浅，就像老中医把脉相，稍微用力一下，寒热自能分晓。他们往往谈吐儒雅，亲和有力，他们愿意摆事实，提建议，即便他看不上你，也会给你点播一下努力的方向。
老厂长就是这样的一位长者，在我离开时送了我一句话：人挪活，树挪死。
来到北京工作之后，见识是突飞猛进的，各种芯片涌到眼前，应接不暇，才知道，原来 7805 有很多品牌，什么 L7805，S7805 原来是不一样的。
并且，我设计的电路中出现了 3.3V，于是乎，又一个响当当的名字烙进我的脑海，LM1117。
没错，最开始我以为这 1117 就是为 3.3V 设计的，始终没有注意到，原来它有个3.3 的后缀，也就是说 LM1117 是TI 的一个系列，有 2.5V 的，有 3.0V，有 3.3V 的，还有 5.0V 的，不要骂我菜，闻道有先后，术业有专攻。
有一个项目是控制飞机模型上面的舵机，这玩意是5V 供电的，我们的电池是两串和三串的软包电池居多，我印象中是标着 11V 的一个电池作为输入，于是我用我最心爱的 7805 设计了 5V 的稳压电路给舵机供电。
当我把电路板蚀刻好，贴上 7805 和一众阻容，接插件之后，我满心期待我的飞机在天空中翱翔，我把自己设计的板子安装到了机身的电子系统中，上电，启动螺旋桨电机，慢慢加油，飞机开始在跑道上滑行，速度越来越快。
我远远的看着飞机已经跃跃欲试了，赶紧推杆爬升，意外就发生了。
飞机几乎是在离地的那一刻直接翻滚，一头扎进来了跑道，像是翻跟头一样，之后就支离破碎了。
注意，这就是玩航模毁三代的说法，水票打的太快。
拿回那些散落的尸体，我就开始在脑海里分析原因。
7805 也好，还是 1117 也好，他们都是属于线性电源，并且由于封装小，散热能力差，因此常用的这种三端稳压器支持的输出电流并不大，即便是 TO-89，或者 TO-252封装的三端稳压器也无法提供持续 1A 的电流。
它们有的确实标称到 800mA，甚至 1A，但是他们标注是有条件的，而我的电路板上是没那个条件的，所以，当负载电流过大之后，稳压器就失去了稳态，输出电压骤降，舵机自然也就是动弹不得。
我开始寻找其他的方案，很快，我就找到了一种新的电源芯片，这种芯片不像 7805 和 1117 那样简单，他需要在外面增加电感和二极管来实现恒压输出。像下面这样。
这是一个型号为 LM2576 的开关稳压电源，它通过 output 引脚给电感 L1 先充电，等充的差不多了就拉低，让 L1 内部充好的电顺着负载和二极管 D1 流动起来，这样，只要将输出电压接到 Feedback 引脚，芯片内部就可以根据输出电压来调节充放电时间，进而控制输出电压。
这就是开关电源，为啥我要选开关电源，而不去选原来的线性稳压器呢？
效率，不管是人的世界，还是电路的世界里，我们都需要考虑效率问题。
线性稳压器的原理是通过输出电压的反馈信号来控制三极管或者 MOS 管的导通程度来保证后级输出的电压稳定性。
你会发现，无论电压输出多少，如何调节，输入输出的电流是不变的，而调节的实际上是管子的内阻，所以线性的电源的效率就是电压的比值，如果输入输出压差大的话，这个大电压差就会全部落在芯片内部的管子上，变成热量散发出去，如果我们不用他来烤肉串的话，就白白浪费掉了。
反观我新选的 LM2576，它内部也有一个MOS 管，但是这个 MOS 被调节的不再是内阻，而是直上直下的被完全打开和完全关闭，为了给后面的电感进行充电。
这样一来，MOS 管的发热基本上就集中在了 MOS 完全打开时期的内阻 Rdson （打开时内阻极低）上面，以及一部分开关瞬间的损耗（此时 MOS 内阻是有大到小的过程，因此产生的热量累积不可忽视）。
所以，开关电源的效率直线上升，而且和输入输出的电压比值没有太大关系。效率高了，那么同样的体积下面就可以做出更高的功率，所以我的选择是正确的。
飞机终于可以在天空翱翔了。
到这时，其实我对电源芯片的概念依然模糊，无非就是加了个电感嘛，一个线性的，一个开关的，几次而已。
其实，电源不仅是我们板子可靠运行的基础，也是整个电子行业里面发展时间最长，技术成熟度最高的，多少年来，我们的前辈都在夜以继日的想方设法提高他的效率。
前面我们说到 DCDC 降压的稳压器，这种稳压器电路在行业内被称为 buck 电路，buck 应该是 buck down 的意思吧，就是把电压降下来。
那么提到效率，如何让现在 Buck 电路的效率再进一步提高呢？
回顾整个电流的回路，电感充电的过程中，电流流过开关关 Q1，在其内阻上摩擦发热，在电感放电过程中，电流则在二极管 D1 上进行摩擦发热。
我们都知道，MOS 打开后的 Rdson 非常小，几十毫欧姆，但是二极管的管压降可是要 0.7V 的，当然这里我们肯定选择管压降非常低的肖特基，那也得0.3V 了，试想一下，一个 3A 的电流经过了它就快要 1W 了。
这么说你可能没概念，我讲个段子。
再一次维修锂电池供电的电路时，我不小心把电池的正负极接反了，而正负极之间一般回访一个 TVS 二极管，非常小，就像小米粒那么小。接反了之后，就相当于电池电压直接正向加在了二极管上，二极管将承受足够大的电流。
瞬间，那个黑色的小不点想火球一样变红，然后一个健步就窜上来半米高，从我眼前略过又径直得的掉落在 我手里的万用表屏幕上，直接在屏幕上烫了一个洞。
所以，我没有没有办法让这个地方的损耗减小一些呢？
有，我们把这个肖特基二极管换成一个 MOS 管，让我们的芯片逻辑部分控制它，配合着上管的关闭，立刻将下面这个MOS 打开，这样一来，电感放电的电流只是在 MOS 管的内阻上摩擦生热，只是几十毫欧姆而已。
后来，这种设计就被称为同步降压整流电路了。所以后来我看到一些 DCDC 芯片的设计电路图中居然没有肖特基二极管，原来厂家把 MOS 管都集成到芯片内部了，反正它发热很小。
不过，这样的芯片方案还是有一个缺点，那就是外围元器件变多了，整体的体积就会很大，别说用在手机里面，在无人机里面也是很难受的，大的占地方，重的影响续航呀。
有没有办法让电源整体缩小呢？
有，其实可以发现，这种电源模块里面最大的不是这个芯片，而是那个储能的电感，电感的体积为什么不能用小一点呢？
原因是早期的电源芯片设计的时候，可能由于 MOS 工艺问题，无法做到很高的开关频率，所以我们充放电的时间就很长，就需要电感的感值大一些才行。
我举个例子，假设我们控制一个阀门给一个水桶灌水，同时另一个手通过另一个阀门给水桶方式，我们最终的目的是保证水桶的水平面在一个稳定的刻度。
如果我们卡关一次阀门的速度很慢，想要调节这个水平面趋于稳定就会很费力，水平面总是忽高忽低，如果我们把水桶换成一个大的，控制器来就容易多了。
所以，这里的水桶大小就是类似于我们电源中的那个电感的感值，感值越大，体积越大，感值越小体积越小，如果我们把水龙头的开关加快，变得足够敏捷，那么我们用一个很小的水桶就可以稳定住一个水平面。
说回我们的电源，随着我们 MOS 工艺的不断提高，我们的 DCDC 开关频率已经能够做到 2.5MHz 了，相比早些年那些 150KHz 的开关电源简直是天壤之别。
在高频开关 MOS 的加持下，我们的电感越来越小，整体的物料成本也逐代降低，降本增效这事只有先进的科学技术才能做成，靠裁员和少发点工资只能死路一条。
最后了，给升华了一下，恶心的请绕过哈。
下一次在讲，讲各种各样的升压电源。
如果您觉这样讲故事的方式还不错，请帮忙点赞和在看哈。