電源研發(fā)過程中常見問題解答

在電源研發(fā)的過程中，我們總會遇到這樣或者那樣的問題，這里有大牛多年研發(fā)電源問題及解答，一起學習吧!

問題1

我們小功率用到多的反激電源，為什么我們常常選擇65K或者100K(這些頻率段附近)作為開關頻率?有哪些原因制約了?或者哪些情況下我們可以增大開關頻率?或者減小開關頻率?

開關電源為什么常常選擇65K或者100K左右范圍作為開關頻率，有的人會說IC廠家都是生產(chǎn)這樣的IC，當然這也有原因。每個電源的開關頻率會決定什么?

應該從這里去思考原因。還會有人說頻率高了EMC不好過，一般來說是這樣，但這不是必然，EMC與頻率有關系，但不是必然。想象我們的電源開關頻率提高了，直接帶來的影響是什么?當然是MOS開關損耗增大，因為單位時間開關次數(shù)增多了。如果頻率減小了會帶來什么?開關損耗是減小了，但是我們的儲能器件單周期提供的能量就要增多，勢必需要的變壓器磁性要更大，儲能電感要更大了。選取在65K到100K左右就是一個比較合適的經(jīng)驗折中，電源就是在折中合理化折中進行。

假如在特殊情形下，輸入電壓比較低，開關損耗已經(jīng)很小了，不在乎這點開關損耗嗎，那我們就可以提高開關頻率，起到減小磁性器件體積的目的。

關鍵：如何選擇合適IC的開關頻率?主流IC的開關頻率為什么是大概是這么一些范圍?開關頻率和什么有關，說的是普遍情況，不是想鉆牛角尖好多IC還有什么不同的頻率。更多的想發(fā)散大家思維去注意到這些問題!

我這里想說的普遍情況，主要想提的是開關頻率和什么有關，如何去選擇合適開關頻率，為什么主流IC以及開關頻率是這么多，注意不是一定，是普遍情況，讓新手去理解一般行為，當然開關電源想怎么做都可以，要能合理使用。

1、你是如何知道一般選擇65或者100KHZ,作為開關電源的開關頻率的?(調研普遍的大廠家主流IC，這二個會比較多，當然也有一些在這附近，還有一些是可調的開關頻率)

2、又是如何在工作中發(fā)現(xiàn)開關電源開關頻率確實工作在65KHZ,或100KHZ的。(從設計角度考量，普遍電源使用這個范圍)

3、有兩張以上的測試65KHZ100KHZ頻率的圖片說明嗎?(何止二張圖片，毫無意義)

4、你是否知道開關電源可以工作在1.5HZ.(你覺得這樣談有必要，工作沒有什么不可以，純熟鉆牛角尖，做技術切記鉆牛角尖，那你能談談為什么普遍電源不工作在1.5HZ，說這個才有意義，你做出1.5HZ的電源純屬毫無意義的事情)

提醒：做技術人員切忌鉆牛角尖，咱們不是校園研究派，是需要將理論與實踐相結合起來，做出來的產(chǎn)品才是有意義的產(chǎn)品!

問題2

LLC中為什么我們常在二區(qū)設計開關頻率?一區(qū)和三區(qū)為什么不可以?有哪些因素制約呢?或者如果選取一區(qū)和三區(qū)作為開關頻率會有什么后果呢?

LLC的原理是利用感性負載隨開關頻率的增大而感抗增大，來進行調節(jié)輸出電壓的，也就是PFM調制。并且MOS管開通損耗ZVS比ZCS小，一區(qū)是容性負載區(qū)，自然不可取。那么三區(qū)，開關頻率大于諧振頻率，這個仍是感性負載區(qū)，按道理MOS實現(xiàn)ZVS沒有問題，確實如此。但是我們不能忽略副邊的輸出二極管關斷。

也就是原邊MOS管關斷時，諧振電流并沒有減小到和勵磁電流相等，實現(xiàn)副邊整流二極管軟關斷。這也是我們通常也不選擇三區(qū)的原因。

我們不能只按前人的經(jīng)驗去設計，而要知道之所以這樣設計是有其必然的道理的!

問題3

當我們反激的占空比大于50%會帶來什么?好的方面有哪些?不好的方面有哪些?

反激的占空比大于50%意味著什么，占空比影響哪些因素?:占空比設計過大，首先帶來的是匝比增大，主MOS管的應力必然提高。一般反激選取600V或650V以下的MOS管，成本考慮。占空比過大勢必承受不起。

第二點：很重要的是很多人知道，需要斜坡補償，否則環(huán)路震蕩。不過這也是有條件的，右平面零點的產(chǎn)生需要工作在CCM模式下，如果設計在DCM模式下也就不存在這一問題了。這也是小功率為什么設計在DCM模式下的其中一個原因。當然我們設計足夠好的環(huán)路補償也能克服這一問題。

當然在特殊情形下也需要將占空比設計在大于50%，單位周期內(nèi)傳遞的能量增加，可以減小開關頻率，達到提升效率的目的，如果反激為了效率做高，可以考慮這一方法。

問題4

反激電源如果要做到一定的效率，需要從哪些方面著手?準諧振?同步整流?

反激的一大劣勢就是效率問題，改善效率有哪些途徑可以思考的呢?減小損耗是必然的，損耗的點有開關管，變壓器，輸出整流管，這是主要的三個部分。

開關管我們知道反激主要是PWM調制的硬開關居多，開關損耗是我們的一大難點，好在軟開關的出現(xiàn)看到了希望。反激無法向LLC那樣做到全諧振，那只能朝準諧振去發(fā)展(部分時間段諧振)，這樣的IC也有很多問世，我司用的較多是NCP1207，通過在MOS管關斷后，下開通前1腳檢測VCC電壓過零后，然后在一個設定時間后開通下一周期。

變壓器的損耗如何做到，完美使用的變壓器后面問題會涉及到。

同步整流一般在輸出大電流情況下，副邊整流流二極管，哪怕用肖特基損耗依然會很大，這時候采用同步整流MOS替代肖特基二極管。有些人會說這樣成本高不如用LLC，或者正激呢，當然沒有的，只有更合適的。

問題5

電源的傳導是怎么形成的?傳導的途徑有哪些?常用的手段?電源的輻射受哪些東西影響?怎么做大功率的EMC。

電源傳導測量方式是通過接收輸入端口L,N,PE來自電源內(nèi)部的高頻干擾(一般150K到30M)。

解決傳導必須弄清楚通過哪些途徑減弱端口接收到的干擾。

如圖：一般有二種模式：L,N差模成分，以及通過PE地回路的共模成分。有些頻率是差共模均有。

通過濾波的方式：一般采用二級共模搭配Y電容來濾波，選擇的方式技巧也很重要，布板影響也很大。一般靠近端口放置低U電感，是鎳鋅材質，專門針對高頻，繞線方式采用雙線并繞，減少差模成分。后級一般放置感量較大，在4MH到10MH附近，只是經(jīng)驗值，具體需要與Y電容搭配。X電容濾差模也需要靠近端口，一般放在二級共模中間。放置Y電容，電容布板時走線需要加粗，不可外掛，否則效果很差。(這些只是輸入濾波網(wǎng)絡上做文章)

當然也可以從源頭上下手，傳導是輻射耦合到線路中的結果，減弱了開關輻射也能對傳導帶來好處。影響輻射的幾處一般有MOS管開通速度，整流管導通關斷，變壓器，以及PFC電感等等。這些電路上的設計需要與其他方面折衷不做詳述。

一些經(jīng)驗技巧：針對大功率的EMC一般需要增加屏蔽，立竿見影，屏蔽的部位一般有幾處選擇：

第一：輸入EMI電路與開關管間屏蔽，這對EMC有很大的作用，很多靠濾波器無效的采用該方法一般很有效果。

第二：變壓器初次級屏蔽，一般設計變壓器若有空間加上屏蔽。

第三：散熱器的位置能很好充當屏蔽，合理布板利用，散熱器接地選擇也很重要。

第四：判斷輻射源頭位置，一般有幾個簡單的方法，不一定完全準確，可以參考，輸入線套磁環(huán)若對EMC有好處，一般是原邊MOS管，輸出線套磁環(huán)若對EMC有效果，一般是副邊輸出整流管，尤其是大于100M的高頻。可以考慮在輸出加電容或者共模電感。

當然還有很多其他的細節(jié)技巧，尤其是布板環(huán)路方面的，后面對LAYOUT會單獨講解。

問題6

我們選擇拓撲時需要考慮哪些方面的因素?各種拓撲使用環(huán)境及優(yōu)缺點?

設計電源的步不知道大家會想到什么呢?我是這么想，細致研究客戶的技術指標要求，轉換為電源的規(guī)格書，與客戶溝通指標，不同的指標意味著設計難度和成本，也是對我提出的問題有很大的影響，選擇拓撲時根據(jù)我們的電源指標結合成本來考慮的，哪常用的幾種拓撲特點在哪呢 ?

這里主要談隔離式，非隔離式應用有限，當然也是成本的。

反激特點：

適用在小于150W，理論這么說，實際大于75W就很少用，不談很特殊的情況。反激的有點成本低，調試容易(相對于半橋，全橋)，主要是磁芯單向勵磁，功率有局限性，效率也不高，主要是硬開關，漏感大等等原因。全電壓范圍(85V-264V)效率一般在80%以下，單電壓達到80%很容易。

正激特點：

功率適中，可做中小功率，功率一般在200W以下，當然可以做很大功率，只是不常常這么做，原因是正激和反激一樣單向勵磁，做大功率磁芯體積要求大，當然采用2個變壓器串并聯(lián)的也有，注意只談一般情形，不誤導新人。

正激有點，成本適中，當然比反激高，優(yōu)點效率比反激高，尤其采用有源箝位做原邊吸收，將漏感能量重新利用。

半橋：

目前比較火的是LLC諧振半橋，中小功率，大功率通吃型。(一般大于100W小于3KW)。

特點成本比反激正激高，因為多用了1個MOS管(雙向勵磁)和1個整流管，控制IC也貴，環(huán)路設計也復雜(一般采用運放，尤其還要做電流環(huán))。優(yōu)點:采用軟開關，EMC好，效率極高，比正激高，我做過960W LLC,效率可達96%以上(全電壓)(當然PFC是采用無橋方式)。

其它半橋我不推薦，至少我不會去用，比較老的不對稱橋，很難做到軟開關，LLC成熟以前用的多，現(xiàn)在很少用，至少艾默生等大公司都傾向于LLC，跟著主流走一般都不會錯。

全橋：

一般用在大于2KW以上，首推移相全橋，特點，雙向勵磁，MOS管應力小，比LLC應力小一半，大功率尤其輸入電壓較高時，一般用移相全橋，輸入電壓低用LLC。

成本特別高，比LLC還多用2個MOS。這還不是首要的，主要是驅動復雜，一般的IC驅動能力都達不到，要將驅動放大，采用隔離變壓器驅動，這里才是成本高的另一方面。

推挽：

應用在大功率，尤其是輸入電壓低的大功率場合，特點電壓應力高，當然電流應力小，大功率用全橋還是推挽一般看輸入電壓。

變壓器多一個繞組，管子應力要求高，當然常提到的磁偏磁也需要克服。這個我真沒用過，沒涉及電力電源，很難用到它的時候。

問題7

考慮電源成本時，我們要從哪里下手呢?

設計電源，成本評估必不可少，目前客戶將電源的成本壓得很低，各大競爭對手無不都在打價格戰(zhàn)，大家都能做出電源來，就看誰做得更便宜，才能贏得訂單，從哪些方面入手有利于我們成本呢：

第一：技術指標。電源技術指標越高，成本越高，如果你的電源成本高了，那你可以打你的性能指標賣點，多了性能要求，電路增多了成本自然高。也是和客戶談話的資本。

第二：物料采購成本，為什么大公司電源利潤高?無非是他們有著優(yōu)越的采購平臺，采購量大，物料成本低，當然成本更低。如果不考慮采購，作為工程師必須弄清楚不同物料對應的成本，比如能用貼片，少用插件，(比如插件電阻比貼片成本高)，能用國產(chǎn)，不用臺資，能用臺資不用日系，這里的價格差異不菲。(比如日系電容比國產(chǎn)電容價格高幾倍不止!!!當然質量也有差異;)

第三：影響成本的重要器件：變壓器，電感，MOS管，電容，光耦，二極管及其他半導體器件，IC等。不同的變壓器廠家繞出來的變壓器價格差異很大，MOS管應力，熱阻選擇夠用就行，IC方案的成本等等

其它方面導致成本問題：器件散熱器，大小合適，多了就是浪費錢。PCB布板，能用單面板用成雙面板就是浪費錢，PCB布板工藝，選擇合理的工藝加工成本低，生產(chǎn)效率高。

問題8

電源的環(huán)路設計，電源哪些部分影響電源的環(huán)路?好的環(huán)路有哪些指標決定?

電源的環(huán)路設計一直是一個難點，為什么這么說，因為主要影響的因素太多，理論計算很難做到準確，仿真也是基于理想化模型，在這里只談關于環(huán)路設計的一些影響因素，從定性的角度去理解環(huán)路以及怎么去做環(huán)路補償。

環(huán)路是基于輸入輸出波動時，需要通過反饋，環(huán)路相應告知控制IC去調節(jié)，維持輸出的穩(wěn)定。電源環(huán)路一般都是串聯(lián)負反饋，有的是電壓串聯(lián)負反饋(CC模式下)，有的是電流串聯(lián)負反饋(CV模式下)。

那有哪些地方會影響環(huán)路呢?電路中的零點以及極點。零點一般會導致增益上升，引起90度相移(右半平面零點會引起-90度相移)。極點一般會導致增益下降，引起-90度相移，左半平面極點會引起系統(tǒng)震蕩。所以我們需要借助零點極點補償手段去合理調控我們的環(huán)路。對于低頻部分，為了滿足足夠增益一般引入零點補償，對于高頻干擾一般引入極點補償去抵消，減少高頻干擾。

環(huán)路穩(wěn)定的原則是：

1.在穿越頻率處(即增益為零dB時的頻率)，系統(tǒng)的相位余量大于45度。

2.在相位達到-180度時增益的余量大于-12dB.3.避免過快的進入穿越頻率，在進入穿越頻率附近的曲線斜率為-1.

針對一般反激電路：

1.產(chǎn)生零點的有輸出濾波電容 ：可以使環(huán)路增益上升。(一般在中頻4K左右，對增益有好處，無需補償)

2.若工作在CCM模式下還會產(chǎn)生右半平面零點。在高頻段，可采用極點補償。這個一般很難補償，盡量避免，讓穿越頻率小于右半平面零點頻率(15K左右，隨負載變化會變化)，選取3.負載會產(chǎn)生低頻極點。采用低頻零點去補償。4.LC濾波器會產(chǎn)生低頻極點，需要采用零點補償。在心中要清楚哪些零極點是利是弊，針對性補償。

補償?shù)碾娐罚槍﹄娫喘h(huán)路來說比較簡單，一般采用對運放采用2型補償，也有的會采用3型補償很少用。

問題9

對各種拓撲的軟開關形式有哪些?軟開關是如何實現(xiàn)的?

軟開關目前使用很頻繁，一來可以提升次效率，二來可以利于EMC。很多拓撲都開始利用軟開關了，就連反激如果為了做高效率也引入了準諧振來實現(xiàn)軟開關，這個在前面問題已講過。LLC的軟開關在前面問題也提過實現(xiàn)條件，具體實現(xiàn)過程沒有細講。這里就分享下我對軟開關的理解。

實現(xiàn)條件及過程：利用軟開關需要二個元素，一個是C一個是L來實現(xiàn)諧振(當然也可以多諧振形式)，諧振會產(chǎn)生正弦波，正弦波就能實現(xiàn)過零。如果是串聯(lián)諧振屬于電壓諧振，并聯(lián)諧振屬于電流諧振。

其次軟開關和硬開關的差異是：硬開關過程中電壓電流有重疊，軟開關要么電流為零(ZCS)要么電壓為零(ZVS)。MOS管的軟開關可以利用結電容或者并電容，然后串電感實現(xiàn)串聯(lián)ZVS，例如準諧振反激，有源箝位吸收電路，移向全橋的軟開關。

也有LC并聯(lián)ZCS，不過用的很少，因為MOS管ZVS的損耗小于ZCS。LLC屬于串并聯(lián)式，不過我們利用的是ZVS區(qū)。(在死區(qū)的時候諧振電流過零，上管軟開通前，先給下管結電容充電,上管實現(xiàn)軟開通)

問題10

什么樣的變壓器才算是完美適用的?變壓器決定了什么，影響了什么?

設計變壓器是各種拓撲的點之一，變壓器設計的好壞，影響電源的方方面面，有的無法工作，有的效率不高，有的EMC難做，有的溫升高，有的極限情況會飽和，有的安規(guī)過不了，需要綜合各方面的因素來設計變壓器。

設計變壓器從哪里入手呢?一般來說根據(jù)功率來選擇磁芯大小，有經(jīng)驗的可參考自己設計過的，沒經(jīng)驗的只能按照AP算法去算，當然還要留有一定的余量，實驗去檢驗設計的好壞。

一般小功率反激推薦的用的比較多EE型，EF型，EI型，ER型，中大功率PQ的用的比較多，這里面也有每個人的習慣以及不同公司的平臺差異，功率很大的，沒有適合的磁芯，可以二個變壓器原邊串副邊并的方式來做。

不同拓撲對變壓器的要求也不一樣，比如反激，需要考慮的是需要工作在什么模式下，感量如何調節(jié)適中。尤其是多路輸出一定要注意負載調整率滿足需求，耦合的效果要好，比如采用并繞，均勻繞制，以及副邊匝數(shù)盡可能增多。

MOS管耐壓決定匝比，怎么選取合適的占空比，選取多大的Bmax(一般小于0.35，當然0.3更好，即使短路也不會飽和太嚴重)有的還需要增加屏蔽來整改EMC，原副邊屏蔽一般加2層，外屏蔽1層就好。

大功率變壓器一般更多的是關注損耗，需要銅損和磁損達到平衡，還要考慮到風冷自然冷，電流密度多大合適，功率稍大(大于150W)的一般電流密度相對取小些(3.5-4.5)，功率小的(5.0-7.0)。

還要清楚電源過的什么安規(guī)，擋墻是不是足夠，層間膠帶是否設置合理也是不可以忽視的，一旦要做去改變壓器也是影響進度的。

問題11

我們真的需要迷戀設計工具，依賴仿真的地步嗎?

電源的設計工具主要用在以下幾個方面：

1.選擇磁芯及設計變壓器

2.環(huán)路仿真設計

3.主功率拓撲仿真

4.模擬電路仿真

5.熱仿真(針對大功率)

6.計算工具(計算書) 等等。

對于新人來說，我給的建議少用工具，多計算，自己把握設計的過程，因為工具是人做的，不同人的設計習慣差異，不能用一個固定的設計模式來設計不同的電源。

有些仿真可以與設計相結合：比如環(huán)路設計好后是很難直接滿足設計需求的，仿真可以在試驗前很好驗證，但仿真也不是完全和試驗一樣，至少不會差太遠。

熟練運用Mathcad和Saber也是必要的，只是很多我們需要弄清原理的層面，把工具只需要當做計算器來使用，更快速方便更高效來滿足我們設計就好，想純依賴工具來設計電源，無疑是走入極大誤區(qū)。

問題12

評判一塊電源板Layout好壞有哪些地方能一針見血發(fā)現(xiàn)?

什么樣的PCB是一塊好的PCB，至少要滿足以下一個方面：

1.電性能方面干擾小，關鍵信號線及底線走的合理，各方面性能穩(wěn)定(前提是電路無缺陷)。

2.利于EMC，輻射低，環(huán)路走的合理。

3.滿足安規(guī)，安規(guī)距離滿足要求。4.滿足工藝，量產(chǎn)可生產(chǎn)性，以及減小生產(chǎn)成本。5.美觀，布局規(guī)則有序(器件不東倒西歪)，走線漂亮美觀，不七彎八繞的。

如何才能做到以上幾點，分享我的布板經(jīng)驗：

1.布局前

了解清楚電源的規(guī)格書，電源的規(guī)格，有無特殊要求，以及要過的安規(guī)標準。

結構輸入條件是不是準確，以及風道的確認，輸入輸出端口的確認，以及主功率流向。

工藝路線選取，根據(jù)器件的密度，以及有無特殊器件，選擇相對應工藝路線。

2.布局中

注意合理的布局，保證四大環(huán)路盡可能小，提前預判后續(xù)走線是否好走。變壓器的擺放基本決定了整體的布局，一定要慎重，放到位置。

EMI部分的布局流向清晰，與其它主功率部分有清晰的隔離帶。減少受到主功率開關器件的干擾。各吸收回路的面積盡可能小，散熱器的長度以及位置要合理，不擋風道。

3.走線部分

輸入EMI電路的走線是否滿足安規(guī)，原副邊距離，輸入輸出對大地的距離都要滿足安規(guī)。

走線的粗細是否滿足足夠的電流大小，關鍵信號(例如驅動信號，采樣信號，地線是否合理)，驅動信號不要干擾敏感信號(高頻信號);采樣信號是否采樣準確，是否會受到干擾;地線是否拉得合理(有時需要單點接地，有時需要多點接地跟實際需要有關)，主功率地和信號地嚴格區(qū)分開，原邊芯片地從采樣電阻取，不要從大電解取(尤其是采樣電阻和大電解地距離遠時)，VCC的地前級地回大電解，二級電容地接芯片，反饋信號也單點接IC，地單點接IC。

散熱器的地必須接主功率地，不能接信號地等等很多的細節(jié)要求。

問題13

電源的元器件你懂多少?MOS管結電容多大，對哪些有影響?RDS跟溫度是什么關系?肖特基反向恢復電流影響什么?電容的ESR會帶來哪些影響?

電源中的設計的器件類型很多，主要有半導體器件如：MOS管，三極管，IC，運放，二極管，光耦等;磁性器件：電感，變壓器，磁珠等;電容：Y電容，X電容，瓷片電容，電解電容，貼片電容等;每種器件都有其規(guī)格，極限參數(shù)。

常規(guī)的參數(shù)在我們選型很容易把握，例如選取MOS管，耐壓參數(shù)肯定會考慮，額定電流也會考慮，導通電阻我們會考慮，但還有一些寄生參數(shù)以及一些隨溫度變化特 性的參數(shù)卻很少去注意，或者只有在發(fā)現(xiàn)問題的時候才會去找。

導通電阻Rds(on)隨溫度升高其阻值是變大的，設計MOS管損耗時要考慮到其工作的環(huán)境溫 度。結電容影響到我們的開通損耗，也會影響到EMC。

肖特基二極管耐壓，額定電流一般很好注意，有些參數(shù)例如導通壓降在溫度升高時會減小，反向恢復時間短，不過漏電流大(尤其是考慮到高溫時漏電流影響就更大了)，寄生電感會引起關斷尖峰很高。

電容一個重要參數(shù)ESR，在計算紋波時通常會考慮，ESR一般與C的關聯(lián)是很大的，不過不同廠家的品質因素影響也是很巨大，一定要具體分清楚。

一般估算公司可參考：ESR=10/(C的0.73次方)，電容在高溫時壽命會縮短，低溫時容量會減小，漏電流也會增加等等;

當然器件在特殊情形表現(xiàn)出來的特性差異是值得我們思考的問題，請大家多多思量，對于我們解決特殊情況下的問題非常有幫助。

問題14

你對磁性材料了解多少，磁環(huán)和磁芯有哪些差異?低磁環(huán)和高磁環(huán)用在什么情況?

磁性器件對開關電源的重要性不言而喻，可以說是電源的心臟部位。磁性材料的種類也繁多，常用來做變壓器的一般是鐵氧體材料，主要是價格便宜，開關頻率 能做到1000K，夠一般情況下使用了。

鐵氧體磁芯既可以做主變壓器也可以做電感，如PFC電感(一般鐵硅鋁材質居多，性價比高)，儲能電感也可以。當然在要求高的情況下，尤其是大功率一般用磁環(huán)，主要是感量可以做大，不易飽和，相對鐵氧體磁芯來說，不過缺點是價格貴，尤其是大電流，繞制工藝較困難。

磁環(huán)也分高U值和低U值，主要也是磁環(huán)的材料不同造成，高U環(huán)磁環(huán)外觀是綠色，一般EMI電路的共模電感選用，感量會相對較大濾低頻，顏色偏灰的是低U環(huán)，感量很低，濾高頻。一般為了EMC都是搭配使用效果一般都比較好!

問題15

電源損耗是怎么分布的?MOS管損耗?變壓器損耗?變壓器除了直流損耗，還有交流損耗怎么算的?

電源損耗一般集中在以下一些方面：

1.MOS管的開通損耗及導通損耗;

2.變壓器的銅損和鐵損;

3.副邊整流管的損耗;

4.橋式整流的損耗;

5.采樣電阻損耗;

6.吸收電路的損耗;

7.其它損耗：PFC電感損耗，LLC的諧振電感損耗，同步整流的MOS管損耗等等……

針對這些損耗，適當?shù)臏p小可以提升效率：

1.針對MOS管可選用開關速度快的，導通電阻低的，電路上采用軟開關;

2.針對變壓器：選擇合適大小的磁芯，磁 芯太小損耗會大，很難做到銅損和鐵損平衡。

尤其是銅損不僅有直流損耗還有交流損耗，交流損耗一般比直流損耗還大2倍，因為銅線在高頻下的交流阻抗比直流阻 抗大的多，計算時一定要充分估算進去。

問題16

電源中的熱設計，散熱器是怎么選擇的?散熱器設計需要考慮什么?

散熱器的設計是開關電源的一個重點，散熱器主要是針對我們的發(fā)熱器件溫升過高，需要采用散熱器來降低熱阻來達到降低溫升的作用!

主要發(fā)熱器件：整流橋，MOS管，整流二極管，變壓器，電感等等。

散熱器的大小選擇一般根據(jù)損耗的功率，需要的溫升來計算熱阻，根據(jù)熱阻來選擇相應面積的散熱器 。

當然也需要一些輔助的方式，比如在器件和散熱片間涂散熱膏，有會有些效果。比較小的空間可采用型材散熱，體積小，散熱面積大。

特殊器件有特殊的處理：如變壓器可將變壓器底下的PCB板挖空散熱，也可以在變壓器上用導熱泥貼散熱片的方式。電感也可以加銅環(huán)散熱等等……

問題17

LLC的輸出濾波電容怎么決定的?受哪些因素影響?

輸出濾波電容對輸出紋波至關重要，選擇合適的濾波電容需要從成本及紋波需求考慮，當然對每種拓撲濾波電容的選取都是按照輸出紋波需求，紋波電流所對應的 ESR值來選取對應的電容，當然電容的容量與ESR的關系跟電容的品質也有著很重要的關系，之前已經(jīng)討論過其關系式。

紋波電壓是我們的需求，一般按照 50mV的需求，設計留有余量一般選擇10mv。

問題18

移相全橋的驅動是什么實現(xiàn)的?何為移相?移相帶來什么?

移相全橋目前在中大功率使用中，也是用的很火，受歡迎程度僅次于LLC諧振半橋。之前已經(jīng)比較過不同拓撲的使用情況，這里就專門介紹下移相全橋的特點。

移相全橋特點一：

驅動比較復雜，導致控制電路復雜，成本很高，原因是移相全橋一般有4個MOS，對驅動能力要求很高，一般IC很難做到，需要對驅動能力通過外置MOS管放大使用，又為了加強可靠性一般采用隔離變壓器來驅動MOS管。

移相全橋特點二：

移相，為什么要移相，移相帶來什么，跟普通全橋有什么區(qū)別。移相針對的是同一組的MOS管，讓2個MOS管依次導通，可以降低開關損耗。超 前臂橋實現(xiàn)ZVS同時，副邊處于續(xù)流，原邊電流被二極管分擔，MOS管電流也很小，近似零電流導通，滯后臂橋可以零電壓導通。

移相全橋特點三：

工作過程復雜，二個輸出功率狀態(tài)(靠原邊提供能量)，二個續(xù)流狀態(tài)(靠副邊電感及電容提供供能量)，四個死區(qū)(來分別實現(xiàn)每個MOS管軟開通I)

只是為了給新手了解移相全橋，作為開關電源比較重要的拓撲一部分，它的重點和難點在哪里。

問題19

大功率若追求效率，無橋PFC是怎么實現(xiàn)的?原理是什么?

很多人都聽說過無橋PFC，不過真正使用起來并不很常見，原因是無橋PFC相比普通有橋PFC效率上固然有提升，一般也就在1-2%，若不是追求高效，一般都不會使用，成本太高。

根據(jù)無橋PFC的特點，其實整流橋并沒有真正省去不用，只是當做交流輸入正負半軸的隔離使用，簡單來說相當于普通二個PFC，交流 正負半軸各一個，相應的PFC電感也會增加一個，MOS管也會增加一個，驅動IC也會復雜一些，對于大功率為了做高效，檢測電阻用變壓器繞組來做，可以減小損耗。

之前接觸過一個960W用無橋PFC+LLC效率達到96.5%，不過終因為客戶要求輸入電壓交流和直流都能滿足，這時候無橋PFC就不能在直 流下發(fā)揮很好的作用就否決了。

問題20

電力電源中為什么用到三相電?三相三電平是怎么實現(xiàn)，三電平帶來了什么?

三相電在電力電源中使用比較多，一般在大功率1KW以上或者上萬W的場合。

三相電一般采用三相四線，其中一根是零線，四根線相當于能夠傳輸普通二相電三倍的功率，傳輸功率更大是其優(yōu)勢;其次三相電易于產(chǎn)生，目前常見的三相異步電機，能簡單方便產(chǎn)生。

三相三電平是怎么回事呢，因為三相電不能直接給某些用電設備供電，需要轉變成普通的二相電。

一般過程，采用三相PFC轉換為直流電，直流電然后逆變成二相交 流電。這里面就牽涉到三電平技術，三相電PFC整流出來不是普通正負DC，而是三電平，也就是正DC,零，負DC。

從這里也可以看出來采用三電平器件的應 力降低，諧波含量低，開關管損耗也低，這樣在高壓大功率場合優(yōu)勢就非常突出了。

問題21

電源中有很多保護電路，你多能說幾種保護?怎么去實現(xiàn)?

電源的可靠性離不開保護電路，通常有哪些保護電路呢?

1.輸入欠壓過壓很常用，對交流信號采樣。

2.輸出過壓保護，一旦電源開關能鎖機對電源可靠性也有幫助。

3.過流保護，有的是采用恒流做過流，有的采用限功率來做過流，當然也可以鎖機來做，目的一個可靠性，方法很多種?？煽康谋Ｗo一定是鎖死而不是打嗝!

4.過溫保護，采用熱敏對變壓器或者是環(huán)境溫度等方式檢測，來反饋給到IC鎖機或者打嗝。

5.短路保護，短路可以打嗝，同樣也可以鎖機。

這些是一般電源常用的，有的可以說是必備的保護電路。所以看好規(guī)格書選擇合適的IC來做保護功能更方便的保護電路。我用過一款LD7522做反激，這些功能就能很好，可以簡單全部的做出來。

問題22

一般的LDO和高PSRR的LDO有什么分別?

這個問題問得非常典型，其實一般的LDO是起到穩(wěn)定電壓的作用，它對溫波造成的控制抑制基本集中在10K以下，在典型的 LDO數(shù)據(jù)手冊里面，在10K或是100K以下的 PSR通常是在40DB以下，因為此時的LDO誤差放大器基本上已經(jīng)失去了放大能力。

對于實際的需求來說，很多DCDC電源它的溫波頻率是在幾百 K甚至上兆，如果是一個普通的 LDO，對于這樣的噪聲抑制沒有任何能力，它只對聲頻范圍有抑制能力，對于需要射頻應用的場合，LDO通常是無能為力的，而高PSR的 LDO則能提供這方面的抑制，所以這也是一個根本上的完全不同的區(qū)別。

問題23

搞電源不懂市場?你搞的電源何去何從?開發(fā)出了沒用?替老板賺到錢才有用。

終于到了一個問題，電源市場問題一般工程師可能關注的少，注重研發(fā)是錯誤。項目成功不是做出來，而是賺到少的錢。

舉個例子：你一年做了三個項目累死累活，賺了100萬，另一個人一年就做了一個項目，比做三個項目輕松多了，一年賺了1000萬，老板喜歡哪個?

有的人說項目又不是我們選擇，怎么知道賺不賺錢，但是賺錢項目的特點我們要熟悉啊，什么樣的電源市場上比較火啊，你清楚嗎?

按照自己公司現(xiàn)有的模式來開發(fā)， 有沒有和大公司的設計差距啊。不是說項目能不能做出來，而是能不能的做出來，其實站在研發(fā)角度也就是如何選擇拓撲，做省方案。

原文標題：23條大牛多年電源研發(fā)經(jīng)驗總結，設計遠不止于技巧!

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審核編輯：湯梓紅