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看这篇文章让你真的了解开关电源
[发布时间]:2015年4月10日 [来源]:开关电源 [点击率]:5650
【导读】: 电源是一切电子设备的心脏,没有电源,电子设备就不可能工作。虽然市面上有很多介绍开关电源的书籍,但仍然缺少快速入门及经验总结类的资料,所以,尽管资料丰富,但还是有很多人不知道怎样利用。当然这篇文档只...

  3、辅助电源参数的优化
  在采用绕组供电的开关电源产品中,必须对辅助电源的质量进行优化,使得:
  ---辅助电源对开关电源稳态性能的影响最小
  ---辅助电源对开关电源动态性能的影响最小
  ---辅助电源不会影响开关电源整机的可靠性
  采用变压器绕组或电感绕组的辅助电源,其输出电压的质量一般不太好,通过对辅助电源的优化,要保证自供电后的电源整机性能变化最小,可靠性没有问题。

  4、其他优化
  ---电源内各种保护电路的优化
  ---EMI滤波器电路的优化
  ---电源内部热环境的优化
  ---电源其他功能电路(如:均流、同步、热插拔、远端补偿等等)的优化
  ---PCB Layout的优化等等

  开关电源设计折中
  设计开关电源是个充满矛盾的过程,鱼和熊掌不可得兼,需要平衡折中各种指标,这个火候的掌握和拿捏需要大量经验。前面谈了优化,现在谈折中,有时反而需要减少优化程度,真是奇妙啊!
  1、稳态性能与动态性能的折中
  很多功率级拓扑,其稳态性能与动态性能通常难以兼顾,稳态性能好,动态性能就差,动态性能好,稳态性能就差。这种例子非常多,所以选择拓扑时,一定要根据要求和应用场合来合理选择。
  即使同一个拓扑,其功率级参数设计时,也要考虑稳态性能和动态性能的折中。如:输出滤波器电感的设计,对效率而言,希望其越大越好,但对动态性能而言,则希望其小一点好,所以设计时需要折中。

  2、功率密度与可靠性的折中
  很多有更高功率密度的拓扑,其实现时会比较复杂,而且往往拓扑本身还有可靠性较低的隐患,所以,选择拓扑结构时也要根据可靠性和性能来进行具体折中。如一些实现软开关的拓扑,一般可实现更高的开关频率,具有更高的功率密度,但他们在实现的产品中,可靠性往往较低。

  3、小信号性能与大信号性能的折中
  在一个电源中,有很多性能需要满足,利用不同的控制策略,不同的补偿电路会得到不同的动态性能。有些控制策略或参数对输入端的扰动具有较强的抑制能力,有些则对负载端的扰动具有较强的抑制能力,有的参数对小信号动态稳定性很好,但在大信号下,其可能不稳定,有的参数能满足大信号的要求,但小信号下其会变差,因此,要对大小信号的动态设计进行折中。

  4、高低温下的设计折中
  在一个电源中,因各种参数都是与其工作时的温度有关,所以必须找出一组参数能在全部环境温度范围内满足所有性能指标,这需要做很多折中。

  5、电性能与热性能之间的折中
  在一个电源中,电性能(如电应力和EMI性能)与热性能之间的要求是矛盾的。为了获得好的EMI和低的电应力,希望功率元器件的回路尽量小,但这会使得各元器件之间的热影响更厉害,各元器件的损耗会更大。将各功率元器件之间的回路加大,可减小这种热影响,改善热设计,但因寄生参数的增加,会使器件的电应力增加,效率变低,EMI性能变坏,所以,电源中热与电两个设计是非常需要折中的。

  6、关键部件的折中
  在开关电源中,有一些关键部件,在设计时需要折中。如:功率变压器的设计,对稳态效率性能而言,在变比等已经最优化后,希望其漏感最小,但在实现漏感最小的同时,往往会增加绕组之间的分布电容,这通常会增加共模EMI干扰和降低安全性。
  另外,如驱动能力的折中。为了减小功率开关器件(MOSFET)的开关损耗,希望其开关过程尽量短,这可通过减小门级驱动电阻来实现,但在开关速度提高的同时,往往会增加电源的共模EMI,使得EMI特性变差。

  7、其他折中
  做好一个开关电源,还有很多其他折中要做,总之,因为开关电源是一个在一定边界(由输入电压、负载电流和环境温度组成的长方体)之内,满足规格书要求的功率电子产品,既有功率处理和信息处理,又有热处理,所以,为了做好这样的产品,必须要做很多很多的折中。这要求开发人员了解如何在折中的基础上优化,在优化的基础上折中,使开发的电源产品达到最佳的性价比。

  如何做好开关电源设计
  目前,国内多数电源公司在产品开发中存在怪圈现象:公司业务接了一个单子,时间只有一个月,设计人员赶紧开始,草草设计一周后搞定PCB,然后安装调试,装完就通电,嘿,输出有了,一测试指标,一堆不达标,脑子乱乱的,改进再调,解决了一个问题又冒出一个,每天加班加点,时间过得真快,一个月时限马上到了,工作没完成,请求延期,半年后勉强完成了,累得筋疲力尽,不得喘息,立马又进入下一个项目循环。
  公司由于开发管理不规范,没有任何技术积累;员工由于开发工作不专业,在开发过程中无任何提高。
  从工程师个人角度来说,养成制定个人工作计划,按规范做设计、调试、总结的习惯,是成为资深电源开发人员所必须具备的工程素质。

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