深入解析：硬件工程师电源篇：开关与LDO对比与DCDC拓扑详解

"【硬件工程师面经整理2_电源篇】主要讲述了电源系统在硬件工程中的核心知识，涵盖了开关电源与LDO两种类型的详细理解。首先，文章介绍了开关电源的基本框图，它是通过交流电经过整流、滤波，然后通过高频变换器转化为所需的方波，再通过整流滤波得到稳定的直流电压。控制部分主要包括取样器、比较器、振荡器等，用于精确调节开关元件的工作周期，以确保输出电压的稳定性。 接着，文章对比了开关电源与LDO（低-dropout线性稳压器）的工作原理。LDO利用运放和PMOS管，通过基准参考电压和反馈电阻实现对输出电压的精细调整，其特点是输出电压调整范围宽且效率相对较高，适合对电源电压有高精度要求的场合。 内容深入到电源效率的计算，探讨了影响开关电源效率的因素，如负载变化、散热条件、元器件选择等，并提出了相应的解决方案。对于关键元器件如续流二极管的作用及其替换问题，也进行了详尽阐述。此外，文章还讨论了DC-DC开关电源的不同拓扑，如Buck、Boost和Buck-Boost变换器，它们分别适用于不同的电压转换需求，包括降压、升压以及电压调节。 文章进一步讲解了Buck电路的特性，包括其功耗分析、环路稳定性、纹波产生与抑制方法，以及PCB设计中的注意事项。提高输入频率和电感的影响，以及Buck电路的具体计算公式都被详细探讨。此外，电感的伏秒平衡概念以及在断续模式下的适用性也做了说明。 最后，文章还涉及到了PID调节和PWM调速的相关知识，这些都是保证电源系统性能的重要组成部分。这篇面经整理详细全面地覆盖了硬件工程师在电源设计过程中需要掌握的关键技术和概念，对从事该领域的工程师具有很高的实用价值。"