開發(fā)一個(gè)開關(guān)電源產(chǎn)品的優(yōu)化資料下載

想要設(shè)計(jì)出一款高性能的開關(guān)電源產(chǎn)品，要求開發(fā)人員思考如何在折中的基礎(chǔ)上優(yōu)化，在優(yōu)化的基礎(chǔ)上折中，使開發(fā)的電源產(chǎn)品達(dá)到最佳的性價(jià)比。本文就開發(fā)一個(gè)開關(guān)電源產(chǎn)品所需要進(jìn)行的各種優(yōu)化和折中進(jìn)行了深刻分析。

1：開發(fā)一個(gè)開關(guān)電源產(chǎn)品所需要進(jìn)行的各種優(yōu)化

1）：功率級(jí)參數(shù)的優(yōu)化：

在選定功率級(jí)拓?fù)浜?，可利用前面的知識(shí)和穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)選擇，對(duì)功率級(jí)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使得：

---開關(guān)功率器件的損耗最??；

---功率變壓器和濾波電感、濾波電容等的體積最??；

---電源整機(jī)的功率密度最高；

---功率級(jí)的Layout最合理，等等。

在這些優(yōu)化中，最重要的是功率變壓器的優(yōu)化，其變比，其繞法都會(huì)直接影響其它功率元器件的選擇和整個(gè)功率級(jí)的效率及功率密度。合理地選擇功率開關(guān)器件和它們的驅(qū)動(dòng)電路及吸收電路，對(duì)功率級(jí)的性能也很重要。

2）：環(huán)路參數(shù)的優(yōu)化：

在選定功率級(jí)拓?fù)浜涂刂撇呗院?，可利用前面的知識(shí)并在功率級(jí)參數(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，對(duì)環(huán)路參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使得：

---盡量減小閉環(huán)電壓音頻隔離度從而減小PFC濾波電容；

---盡量減小閉環(huán)輸出阻抗從而減小DC輸出濾波電容；

---盡量提高電源的閉環(huán)響應(yīng)速度從而減小DC輸出濾波電容；

在環(huán)路優(yōu)化中，最重要的是補(bǔ)償器參數(shù)，調(diào)制器參數(shù)（如外部斜波補(bǔ)償含量）和光耦電路參數(shù)的優(yōu)化，其中電源整機(jī)的PCB Layout對(duì)環(huán)路的影響非常大，只有在好的PCB Layout下面，通過環(huán)路各部分參數(shù)的優(yōu)化，才能使電源環(huán)增益的帶寬盡可能大，從而實(shí)現(xiàn)更好的動(dòng)態(tài)性能和更高的功率密度。

3）：輔助電源參數(shù)的優(yōu)化：

在采用繞組供電的開關(guān)電源產(chǎn)品中，必須對(duì)輔助電源的質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化，使得：

---輔助電源對(duì)開關(guān)電源穩(wěn)態(tài)性能的影響最??；

---輔助電源對(duì)開關(guān)電源動(dòng)態(tài)性能的影響最??；

---輔助電源不會(huì)影響開關(guān)電源整機(jī)的可靠性；

采用變壓器繞組或電感繞組的輔助電源，其輸出電壓的質(zhì)量一般不太好，通過對(duì)輔助電源的優(yōu)化，要保證自供電后的電源整機(jī)性能變化最小，可靠性沒有問題。

4）：其它優(yōu)化：

---電源內(nèi)各種保護(hù)電路的優(yōu)化；

---EMI濾波器電路的優(yōu)化；

---電源內(nèi)部熱環(huán)境的優(yōu)化；

---電源其它功能電路（如均流、同步、熱插拔、遠(yuǎn)端補(bǔ)償?shù)鹊龋┑膬?yōu)化；

---PCB Layout的優(yōu)化，等等。

2：開發(fā)一個(gè)開關(guān)電源產(chǎn)品所需要進(jìn)行的各種折中

1）：折中一：穩(wěn)態(tài)性能與動(dòng)態(tài)性能的折中

很多功率級(jí)拓?fù)洌浞€(wěn)態(tài)性能與動(dòng)態(tài)性能通常難以兼顧。穩(wěn)態(tài)性能好的，動(dòng)態(tài)性能就差，動(dòng)態(tài)性能好的，穩(wěn)態(tài)性能就差，這種例子非常多，所以選擇拓?fù)鋾r(shí)一定要根據(jù)要求和應(yīng)用場(chǎng)合來合理選擇。即使同一個(gè)拓?fù)?，其功率?jí)參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，也要考慮穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能的折中，如輸出濾波電感的設(shè)計(jì)，對(duì)效率而言，希望其越大越好，但對(duì)動(dòng)態(tài)性能而言，則希望其小一點(diǎn)好，所以設(shè)計(jì)時(shí)需要折中。

2）：折中二：功率密度與可靠性的折中

很多有更高功率密度的拓?fù)?，其?shí)現(xiàn)時(shí)會(huì)比較復(fù)雜，而且往往拓?fù)浔旧磉€有可靠性較低的隱患。所以選擇拓?fù)鋾r(shí)也要根據(jù)可靠性和性能來進(jìn)行具體折中。如一些能實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)的拓?fù)?，一般可?shí)現(xiàn)更高的開關(guān)頻率，具有更高的功率密度，但他們?cè)趯?shí)現(xiàn)的產(chǎn)品中，可靠性往往較低。

3）：折中三：小信號(hào)性能與大信號(hào)性能的折中

在一個(gè)電源中，有很多性能需要滿足，利用不同的控制策略，不同的補(bǔ)償電路，會(huì)得到不同的動(dòng)態(tài)性能。有些控制策略或參數(shù)對(duì)輸入端的擾動(dòng)具有較強(qiáng)的抑制能力，有些則對(duì)負(fù)載端的擾動(dòng)具有較強(qiáng)的抑制能力，有的參數(shù)對(duì)小信號(hào)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性很好，但在大信號(hào)下，且可能不穩(wěn)定，有的參數(shù)能滿足大信號(hào)的要求，但小信號(hào)下且會(huì)變差，因此要對(duì)大小信號(hào)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)進(jìn)行折中。

4）：折中四：高低溫下的設(shè)計(jì)折中

在一個(gè)電源中，因各種參數(shù)都與其工作時(shí)的溫度有關(guān)，所以必須找出一組參數(shù)能在全部環(huán)境溫度范圍內(nèi)滿足所有性能指標(biāo)，這需要做很多折中。

5）：折中五：電性能與熱性能之間的折中

在一個(gè)電源中，電性能（如電應(yīng)力和EMI性能）與熱性能之間的要求是矛盾的。為了獲得好的EMI和低的電應(yīng)力，希望功率元器件形成的回路盡量小，但這會(huì)使得各元器件之間的熱影響更厲害，各元器件的損耗會(huì)更大；將各功率元器件之間的回路加大，可減小這種熱影響，改善熱設(shè)計(jì)，但因寄生參數(shù)的增加，會(huì)使器件的電應(yīng)力增加，效率變低，EMI性能變壞，所以電源中熱與電兩個(gè)設(shè)計(jì)是非常需要折中的。

6）：折中六：關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)折中

在開關(guān)電源中，有一些關(guān)鍵部件，在設(shè)計(jì)時(shí)需要折中，如功率變壓器的設(shè)計(jì)，對(duì)穩(wěn)態(tài)效率性能而言，在變比等已經(jīng)最優(yōu)化后，希望其漏感最小，但在實(shí)現(xiàn)漏感最小的同時(shí)，往往會(huì)增加繞組之間的分布電容，這通常會(huì)增加共模EMI干擾和降低安全要求；另外如驅(qū)動(dòng)能力的折中，為了減小功率開關(guān)器件（MOSFET）的開關(guān)損耗，希望其開關(guān)過程盡量短，這可通過減小門極驅(qū)動(dòng)電阻來實(shí)現(xiàn)，但在開關(guān)速度提高的同時(shí)，往往會(huì)增加電源的共模EMI，使得EMI特性變差。

7）：其它折中：

做好一個(gè)開關(guān)電源，還有很多其它折中要做，總之因?yàn)殚_關(guān)電源是一個(gè)在一定邊界（有輸入電壓，負(fù)載電流和環(huán)境溫度組成的長(zhǎng)方體）之內(nèi)滿足規(guī)格書要求的功率電子產(chǎn)品，既有功率處理和信息處理，又有熱處理，所以為了做好這樣的產(chǎn)品必須要做很多很多的折中，這要求開發(fā)人員如何在折中的基礎(chǔ)上優(yōu)化，在優(yōu)化的基礎(chǔ)上折中，使開發(fā)的電源產(chǎn)品達(dá)到最佳的性價(jià)比。?