【導(dǎo)讀】開(kāi)關(guān)電源工程師在設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源時(shí)總會(huì)面對(duì)選型的問(wèn)題，不可避免。會(huì)考慮到很多因素才會(huì)選取正確的。第一時(shí)間想到的就是成本問(wèn)題。這里小編總結(jié)了除了成本之外，必須考慮的選擇合適電源模塊要注意的內(nèi)在因素。
開(kāi)關(guān)電源選型對(duì)于工程師來(lái)說(shuō)是每一次設(shè)計(jì)電源都需要完成的一項(xiàng)步驟，它表面上是一個(gè)單項(xiàng)選擇題，但其實(shí)在最終選定之前，工程師需要考慮很多因素，當(dāng)然我們第一時(shí)間想到的會(huì)是成本問(wèn)題。今天本文中想說(shuō)明的是在開(kāi)關(guān)電源選型的過(guò)程中我們除了成本以外，要想選擇最適合的電源模塊需要注意的一些內(nèi)在因素。
針對(duì)開(kāi)關(guān)電源模塊選型，我們需要注意且考慮很多規(guī)則。例如保險(xiǎn)絲的標(biāo)稱值1A，它是指25度時(shí)候的指標(biāo)，但如果設(shè)備工作在50度的話，保險(xiǎn)絲的標(biāo)稱值可就比1A變低，此溫度下的設(shè)計(jì)余量就要選大一點(diǎn)了。同理電感的1mH也不是什么時(shí)候都是1mH，它是1kHz的時(shí)候，如果您把它用在1MHz的時(shí)候，加工商送來(lái)的1mH電感的值可就不是1mH，因?yàn)?M時(shí)電感線圈里的分布電容開(kāi)始起不小的影響，會(huì)抵消掉一部分電感的作用。濾波器的插損IL=25dB，是MHz Rs/RL=50歐姆(源阻抗和負(fù)載阻抗)的時(shí)候，而實(shí)際上，我們的濾波器使用場(chǎng)合，很難做到阻抗來(lái)滿足這個(gè)要求，因此25dB的插損就會(huì)大打折扣。磁珠、電容、二極管、電阻……都具有類似規(guī)則。下面我們來(lái)說(shuō)說(shuō)開(kāi)關(guān)電源模塊選型除了成本以外的規(guī)則。
電源模塊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有多種，反激、正激、推挽、半橋、全橋多種，每種因?yàn)槠湓淼牟煌?，也表現(xiàn)為在某些特性指標(biāo)方面的優(yōu)越性。
這里我們來(lái)說(shuō)明幾種典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的使用規(guī)則。首先是反激電源，其在開(kāi)關(guān)的一個(gè)周期中，充電的時(shí)段沒(méi)有放電，就是因?yàn)檫@個(gè)特性，其時(shí)間響應(yīng)特性、紋波特性就很難做到很好，雖然可以通過(guò)大的儲(chǔ)能電容協(xié)助解決一點(diǎn)，但原理性缺陷終歸是硬傷，智力不足是可以通過(guò)勤勞來(lái)彌補(bǔ)，但補(bǔ)來(lái)補(bǔ)去遇到臨界難題的時(shí)候終歸跨不過(guò)某個(gè)坎兒。漏感也大等等問(wèn)題，但其優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，成本低，體積小，不必加磁復(fù)位繞組，而且輸入電壓范圍比較寬。也正因?yàn)榇?，才有了其占總電源市?chǎng)7成以上的份額。
下面我們來(lái)說(shuō)一下電源市場(chǎng)上其他比較主要的開(kāi)關(guān)電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。正激電源輸出電壓瞬態(tài)控制特性較好，負(fù)載能力較強(qiáng)，但其缺點(diǎn)也同樣顯著，多用一個(gè)大儲(chǔ)能濾波電感和一個(gè)續(xù)流二極管、體積大、變壓器初級(jí)線圈反電動(dòng)勢(shì)電壓高，對(duì)開(kāi)關(guān)管的要求較高(容易擊穿損壞)。推挽式電源電流瞬態(tài)響應(yīng)速度很高，電壓輸出特性很好，在所有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，是利用率最高的一種開(kāi)關(guān)電源，無(wú)漏磁，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。但其缺點(diǎn)是兩個(gè)開(kāi)關(guān)器件需要很高的耐壓值；要有兩組初級(jí)線圈，對(duì)于小功率輸出的推挽式開(kāi)關(guān)電源是個(gè)缺點(diǎn)。若兩個(gè)正激式變換器不完全對(duì)稱或平衡，經(jīng)過(guò)幾個(gè)周期累積的偏磁，會(huì)使磁芯進(jìn)入飽和，導(dǎo)致高頻變壓器勵(lì)磁電流過(guò)大，甚至損壞開(kāi)關(guān)管。橋式開(kāi)關(guān)電源輸出功率很大，工作效率很高，開(kāi)關(guān)管的耐壓值要求比較低，變壓器初級(jí)線圈只需要一個(gè)繞組。缺點(diǎn)是效率低，會(huì)出現(xiàn)半導(dǎo)通區(qū)，損耗大。
以上各種問(wèn)題都是因?yàn)槠渫負(fù)浣Y(jié)構(gòu)的先天優(yōu)勢(shì)和先天缺陷造成的，雖然我們可以將電源模塊當(dāng)成黑匣子，但這也是我們?cè)谶x擇電源時(shí)要關(guān)注的一個(gè)點(diǎn)。因?yàn)槟芡瓿赏瑯庸δ艿脑O(shè)計(jì)方案，一個(gè)很輕松地完成，一個(gè)要費(fèi)很大的勁才能完成。
除了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選型時(shí)候需要考慮其優(yōu)缺點(diǎn)，我們還需要根據(jù)負(fù)載的波動(dòng)情況來(lái)確定，有的負(fù)載較穩(wěn)定，有的負(fù)載就波動(dòng)較大，甚至于有的還會(huì)有空載、或滿載、或瞬間負(fù)載變大、或瞬間負(fù)載跌落的情況發(fā)生，若有這種問(wèn)題，最好與電源模塊廠家說(shuō)明，確認(rèn)其設(shè)計(jì)上已有必要的應(yīng)對(duì)防護(hù)性設(shè)計(jì)措施，不是所有的電源都可以達(dá)到這個(gè)目標(biāo)的。因此負(fù)載的類型也是一個(gè)影響因素。一般的模塊，其輸出是按照默認(rèn)為阻性負(fù)載而設(shè)計(jì)的，如果負(fù)載是感性或容性負(fù)載，都需要與模塊廠家單獨(dú)說(shuō)明，以便廠家出廠時(shí)的電源模塊內(nèi)部器件或參數(shù)稍作調(diào)整。
除了以上非常重要的選型因素以外，我們還需要考慮到開(kāi)關(guān)電源模塊選型時(shí)候的開(kāi)關(guān)頻率、波紋、安規(guī)要求等。電源模塊的開(kāi)關(guān)頻率也是需要關(guān)注的，他決定了外接電源濾波器濾波參數(shù)(截止頻率、階次)的選擇。紋波與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電容電感的參數(shù)、負(fù)載的情況都相關(guān)，一個(gè)5v電源，紋波做到50mv，單電源的誤差就是1%了，對(duì)精度要求高的電路，電源的誤差、放大電路的誤差、信號(hào)電纜的誤差、AD的舍入誤差，多個(gè)誤差累積合并之后，總誤差可就大了。
電源模塊里有無(wú)濾波設(shè)計(jì)、電源模塊所在的設(shè)備里有無(wú)安規(guī)要求(漏電流、絕緣耐壓、濕度要求)、溫升特性、轉(zhuǎn)換效率、輸入電壓的波動(dòng)范圍、負(fù)載調(diào)整率等等，要求的地方還是不少的。所以我們可以了解到開(kāi)關(guān)電源模塊選擇，不是只有成本這唯一的指標(biāo)值得被關(guān)注。
