【经验分享】一位老电源工程师研发经验汇总3766

1、【经验分享】一位老电源工程师研发经验汇总_3766【经验分享】一位老电源工程师研发经验汇总_376619/19【经验分享】一位老电源工程师研发经验汇总_3766【经验分享】一位老电源工程师研发经验汇总问题一:我们小功率用到最多的反激电源，为何我们常常选择65K或许100K(这些频次段邻近)作为开关频次?有哪些原由限制了?或许哪些状况下我们能够增大开关频次?或许减小开关频次?开关电源为何经常选择65K或许100K左右范围作为开关频次，有的人会说IC厂家都是生产这样的IC，自然这也有原由。每个电源的开关频次会决定什么?应当从这里去思虑原由。还会有人说频次高了EMC不好过，一般来说是这样，但这不是必

2、定，EMC与频次相关系，但不是必定。想象我们的电源开关频次提高了，直接带来的影响是什么?自然是MOS开关消耗增大，由于单位时间开关次数增加了。假如频次减小了会带来什么?开关消耗是减小了，可是我们的储能器件单周期供给的能量就要增加，必定需要的变压器磁性要更大，储能电感要更大了。选用在65K到100K左右就是一个比较适合的经验折中，电源就是在折中合理化折中进行。若是在特别情况下，输入电压比较低，开关消耗已经很小了，不在意这点开关消耗吗，那我们就能够提高开关频次，起到减小磁性器件体积的目的。本贴要点：怎样选择适合IC的开关频次?主流IC的开关频次为何是大体是这么一些范围?开关频次和什么相关，说的是广

3、泛状况，不是想钻牛角尖好多IC还有什么不同的频次。更多的想发散大家思想去注意到这些问题!我这里想说的广泛状况，主要想提的是开关频率和什么相关，怎样去选择适合开关频次，为何主流IC以及开关频次是这么多，注意不是必定，是广泛状况，让新手区理解一般行为，自然开关电源想怎么做都能够，要能合理使用。1、你是怎样知道一般选择65或许100KHZ,作为开关电源的开关频次的?(调研广泛的大厂家主流IC，这二个会比许多，自然也有一些在这邻近，还有一些是可调的开关频率)2、又是怎样在工作中发现开关电源开关频次的确工作在65KHZ,或100KHZ的。(从设计角度考量，广泛电源使用这个范围)3、有两张以上的测试65K

4、HZ100KHZ频次的图片说明吗?(何止二张图片，毫无心义)4、你能否知道开关电源可以工作在1.5HZ.(你感觉这样谈有必需，工作没有什么不可以够，娴熟钻牛角尖，做技术牢记钻牛角尖，那你能说说为什么广泛电源不工作在1.5HZ，说这个才存心义，你做出1.5HZ的电源纯属毫无心义的事情)提示：做技术人员牢记钻牛角尖，我们不是校园研究派，是需要将理论与实践现联合起来，做出来的产品才是存心义的产品!问题二：LLC中为何我们常在二区设计开关频次?一区和三区为何不可以够?有哪些要素限制呢?或许假如选用一区和三区作为开关频次会有什么结果呢?LLC的原理是利用感性负载随开关频次的增大而感抗增大，来进行调理输出

5、电压的，也就是PFM调制。并且MOS管开通消耗ZVS比ZCS小，一区是容性负载区，自然不行取。那么三区，开关频次大于谐振频次，这个还是感性负载区，按道理MOS实现ZVS没有问题，的确这样。但是我们不可以忽视副边的输出二极管关断。也就是原边MOS管关断时，谐振电流并无减小到和励磁电流相等，实现副边整流二极管软关断。这也是我们往常也不选择三区的原因。我们不可以只按古人的经验去设计，而要知道只因此这样设计是有其必定的道理的!问题三：当我们反激的占空比大于50%会带来什么?好的方面有哪些?不好的方面有哪些?反激的占空比大于50%意味着什么，占空比影响哪些要素?第一:占空比设计过大，第一带来的是匝比增大

6、，主MOS管的应力必定提高。一般反激选用600V或650V以下的MOS管，成本考虑。占空比过大必定承受不起。第二点：很重要的是好多人知道，需要斜坡赔偿，不然环路震荡。可是这也是有条件的，右平面零点的产生需要工作在CCM模式下，假如设计在DCM模式下也就不存在这一问题了。这也是小功率为何设计在DCM模式下的此中一个原由。自然我们设计足够好的环路赔偿也能战胜这一问题。自然在特别情况下也需要将占空比设计在大于50%，单位周期内传达的能量增添，能够减小开关频次，达到提高效率的目的，假如反激为了效率做高，能够考虑这一方法。问题四：反激电源假如要做到必定的效率，需要从哪些方面着手?准谐振?同步整流?反激的

7、一大劣势就是效率问题，改良效率有哪些门路能够思考的呢?减小消耗是必定的，消耗的点有开关管，变压器，输出整流管，这是主要的三个部分。开关管我们知道反激主要是PWM调制的硬开关居多，开关消耗是我们的一大难点，幸亏软开关的出现看到了希望。反激没法向LLC那样做到全谐振，那只好朝准谐振去发展(部分时间段谐振)，这样的IC也有好多问世，我司用的许多是NCP1207，经过在MOS管关断后，下一次开通前1脚检测VCC电压过零后，而后在一个设准时间后开通下一周期。变压器的消耗怎样做到最小，完满使用的变压器后边问题会波及到。同步整流一般在输出大电流状况下，副边整流流二极管，哪怕用肖特基消耗依旧会很大，这时候采纳

8、同步整流MOS代替肖特基二极管。有些人会说这样成本高不如用LLC，或许正激呢，自然没有最好的，只有更适合的。问题五：电源的传导是怎么形成的?传导的门路有哪些?常用的手段?电源的辐射受哪些东西影响?怎么做大功率的EMC。电源传导丈量方式是经过接收输入端口L,N,PE来自电源内部的高频扰乱(一般150K到30M)。解决传导一定弄清楚经过哪些门路减弱端口接收到的扰乱。如图：一般有二种模式：L,N差模成分，以及经过PE地回路的共模成分。有些频次是差共模均有。经过滤波的方式：一般采纳二级共模搭配Y电容来滤去，选择的方式技巧也很重要，布板影响也很大。一般凑近端口搁置低U电感，最好是镍锌材质，特意针对高频，

9、绕线方式采纳双线并绕，减少差模成分。后级一般搁置感量较大，在4MH到10MH邻近，不过经验值，详细需要与Y电容搭配。X电容滤差模也需要凑近端口，一般放在二级共模中间。搁置Y电容，电容布板时走线需要加粗，不行外挂，不然成效很差。(这些不过输入滤波网络上做文章)自然也能够从源泉上下手，传导是辐射耦合到线路中的结果，减弱了开关辐射也能对传导带来利处。影响辐射的几处一般有MOS管开通速度，整流管导通关断，变压器，以及PFC电感等等。这些电路上的设计需要与其余方面折中不做详述。一些经验技巧：针对大功率的EMC一般需要增添障蔽，立竿见影，障蔽的部位一般有几处选择：第一：输入EMI电路与开关管间障蔽，这对E

10、MC有很大的作用，好多靠滤波器无效的采纳该方法一般很有成效。第二：变压器首次级障蔽，一般设计变压器如有空间最好加上障蔽。第三：散热器的地点能很好充任障蔽，合理布板利用，散热器接地选择也很重要。第四：判断辐射源泉地点，一般有几个简单的方法，不必定完整正确，能够参照，输入线套磁环若对EMC有益处，一般是原边MOS管，输出线套磁环若对EMC有成效，一般是副边输出整流管，特别是大于100M的高频。能够考虑在输出加电容或许共模电感。自然还有很多其余的细节技巧，特别是布板环路方面的，后边对LAYOUT会独自解说。问题六：我们选择拓扑时需要考虑哪些方面的要素?各样拓扑使用环境及优弊端?设计电源的第一步不知道

11、大家会想到什么呢?我是这么想，仔细研究客户的技术指标要求，变换为电源的规格书，与客户交流指标，不同的指标意味着设计难度和成本，也是对我提出的问题有很大的影响，选择拓扑时依据我们的电源指标联合成原来考虑的，哪常用的几种拓扑特色在哪呢?这里主要谈隔绝式，非隔绝式应用有限，自然也是成本最低的。反激特色：合用在小于150W，理论这么说，实质大于75W就极少用，不谈很特别的状况。反激的有点成本低，调试简单(相对于半桥，全桥)，主若是磁芯单向励磁，功率由限制性，效率也不高，主若是硬开关，漏感大等等原由。全电压范围(85V-264V)效率一般在80%以下，单电压达到80%很简单。正激特色：功率适中，可做中小

12、功率，功率一般在200W以下，自然能够做很大功率，不过不经常这么做，原由是正激和反激同样单向励磁，做大功率磁芯体积要求大，自然采纳2个变压器串并联的也有，注意只谈一般情况，不误导新人。正激有点，成本适中，自然比反激高，长处效率比反激高，特别采纳有源箝位做原边汲取，将漏感能量从头利用。半桥：当前比较火的是LLC谐振半桥，中小功率，大功率通吃型。(一般大于100W小于3KW)。特色成本比反激正激高，由于多用了1个MOS管(双向励磁)和1个整流管，控制IC也贵，环路设计业复杂(一般采纳运放，特别还要做电流环)。长处:采纳软开关，EMC好，效率极高，比正激高，我做过960WLLC,效率可达96%以上(

13、全电压)(当然PFC是采纳无桥方式)。其余半桥我不介绍，起码我不会去用，比较老的不对称桥，很难做到软开关，LLC成熟从前用的多，此刻极少用，起码艾默生等大企业都偏向于LLC，随着主流走一般都不会错。全桥：一般用在大于2KW以上，首推移相全桥，特色，双向励磁，MOS管应力小，比LLC应力小一半，大功率特别输入电压较高时，一般用移相全桥，输入电压低用LLC。成本特别高，比LLC还多用2个MOS。这还不是首要的，主若是驱动复杂，一般的IC驱动能力都达不到，要将驱动放大，采纳隔绝变压器驱动，这里才是成本高的另一方面。推挽：应用在大功率，特别是输入电压低的大功率场合，特色电压应力高，自然电流应力小，大功

14、率用全桥还是推挽一般看输入电压。变压器多一个绕组，管子应力要求高，自然常提到的磁偏磁也需要战胜。这个我真没用过，没波及电力电源，很难用到它的时候。问题七：考虑电源成本时，我们要从哪里下手呢?设计电源，成本评估必不行少，当前客户将电源的成本压得很低，各大竞争敌手无不都在打价钱战，大家都能做出电源来，就看谁做得更廉价，才能博得订单，从哪些方面下手有益于我们陈本呢：第一：技术指标。电源技术指标越高，成本越高，如果你的电源成本高了，那你能够打你的性能指标卖点，多了性能要求，电路增加了成本自然高。也是和客户讲话的资本。第二：物料采买成本，为何大企业电源收益高?不过是他们有着优胜的采买平台，采买量大，物料

15、成本低，自然成本更低。假如不考虑采买，作为工程师一定弄清楚不同物料对应的成本，比方能用贴片，少用插件，(比方插件电阻比贴片成本高)，能用国产，不用台资，能用台资不用日系，这里的价格差别不菲。(比方日系电容比国产电容价钱高几倍不只!自然质量也有差别;)第三：影响成本的重要器件：变压器，电感，MOS管，电容，光耦，二极管及其余半导体器件，IC等。不同的变压器厂家绕出来的变压器价钱差别很大，MOS管应力，热阻选择够用就行，IC方案的成本等等其余方面致使成本问题：器件散热器，大小适合，多了就是浪花钱。PCB布板，能用单面板用成双面板就是浪花钱，PCB布板工艺，选择合理的工艺加工成本低，生产效率高。问题

16、八：电源的环路设计，电源哪些部分影响电源的环路?好的环路有哪些指标决定?电源的环路设计向来是一个难点，为何这么说，因为主要影响的要素太多，理论计算很难做到正确，仿真也是鉴于理想化模型，在这里只谈对于环路设计的一些影响要素，从定性的角度去理解环路以及怎么去做环路赔偿。环路是鉴于输入输出颠簸时，需要经过反应，环路相应见告控制IC去调理，保持输出的稳固。电源环路一般都是串连负反应，有的是电压串连负反应(CC模式下)，有的是电流串连负反应(CV模式下)。那有哪些地方会影响环路呢?电路中的零点以及极点。零点一般会致使增益上涨，惹起90度相移(右半平面零点会惹起-90度相移)。极点一般会致使增益降落，惹起

17、-90度相移，左半平面极点会惹起系统震荡。因此我们需要借助零点极点赔偿手段去合理调控我们的环路。对于低频部分，为了知足足够增益一般引入零点赔偿，对于高频扰乱一般引入极点赔偿去抵消，减少高频扰乱。环路稳固的原则是：1.在穿越频次处(即增益为零dB时的频次)，系统的相位余量大于45度。2.在相位达到-180度时增益的余量大于-12dB.3.防止过快的进入穿越频次，在进入穿越频次邻近的曲线斜率为-1.针对一般反激电路：1.产生零点的有输出滤波电容：能够使环路增益上涨。(一般在中频4K左右，对增益有益处，无需赔偿)2.若工作在CCM模式下还会产生右半平面零点。在高频段，可采纳极点赔偿。这个一般很难赔偿

18、，尽量防止，让穿越频次小于右半平面零点频次(15K左右，随负载变化会变化)，选用3.负载会产生低频极点。采纳低频零点去赔偿。4.LC滤波器会产生低频极点，需要采纳零点赔偿。在心中要清楚哪些零极点是利是弊，针对性赔偿。赔偿的电路，针对电源环路来说比较简单，一般采纳对运放采纳2型赔偿，也有的会采纳3型赔偿极少用。问题九：对各样拓扑的软开关形式有哪些?软开关是怎样实现的?软开关当前使用很屡次，一来能够提高次效率，二来能够利于EMC。好多拓扑都开始利用软开关了，就连反激假如为了做高效率也引入了准谐振来实现软开关，这个在前面问题已讲过。LLC的软开关在前面问题也提过实现条件，详细实现过程没有细讲。这里就

19、分享下我对软开关的理解。实现条件及过程：利用软开关需要二个元素，一个是C一个是L来实现谐振(自然也能够多谐振形式)，谐振会产生正弦波，正弦波就能实现过零。假如是串连谐振属于电压谐振，并联谐振属于电流谐振。其次软开关和硬开关的差别是：硬开关过程中电压电流有重叠，软开关要么电流为零(ZCS)要么电压为零(ZVS)。MOS管的软开关能够利用结电容或许并电容，而后串电感实现串连ZVS，比如准谐振反激，有源箝位汲取电路，移向全桥的软开关。也有LC并联ZCS，可是用的极少，由于MOS管ZVS的损耗小于ZCS。LLC属于串并联式，可是我们利用的是ZVS区。(在死区的时候谐振电流过零，上管软开通前，先给下管结

20、电容充电,上管实现软开通)问题十：什么样的变压器才算是最完满合用的?变压器决定了什么，影响了什么?设计变压器是各样拓扑的核心点之一，变压器设计的利害，影响电源的方方面面，有的没法工作，有的效率不高，有的EMC难做，有的温高升，有的极限状况会饱和，有的安规过不了，需要综合各方面的因向来设计变压器。设计变压器从哪里入手呢?一般来说依据功率来选择磁芯大小，有经验的可参照自己设计过的，没经验的只好依据AP算法去算，自然还要留有必定的余量，最后实验去查验设计的利害。一般小功率反激介绍的用的比许多EE型，EF型，EI型，ER型，中大功率PQ的用的比许多，这里面也有每一个人的习惯以及不同企业的平台差别，功率

21、很大的，没有适合的磁芯，能够二个变压器原边串副边并的方式来做。不同拓扑对变压器的要求也不同样，比方反激，需要考虑的是需要工作在什么模式下，感量怎样调理适中。特别是多路输出必定要注意负载调整率知足需求，耦合的成效要好，比方采纳并绕，平均绕制，以及副边匝数尽可能增加。MOS管耐压决定匝比，怎么选用适合的占空比，选用多大的Bmax(一般小于0.35，自然0.3更好，即时短路也不会饱和太严重)有的还需要增添障蔽来整顿EMC，原副边障蔽一般加2层，外障蔽1层就好。大功率变压器一般更多的是关注消耗，需要铜损和磁损达到均衡，还要考虑到风冷自然冷，电流密度多大适合，功率稍大(大于150W)的一般电流密度相对取

22、小些(3.5-4.5)，功率小的(5.0-7.0)。还要清楚电源过的什么安规，挡墙能否是足够，层间胶带能否设置合理也是不可以够忽视的，一旦要做认证去改变压器也是影响进度的。问题十一：我们真的需要到沉迷设计工具，依靠仿真的地步吗?电源的设计工具主要用在以下几个方面：1.选择磁芯及设计变压器2.环路仿真设计3.主功率拓扑仿真4.模拟电路仿真5.热仿真(针对大功率)6.计算工具(计算书)等等。对于新人来说，我给的建议少用工具，多计算，自己掌握设计的过程，由于工具是人做的，不同人的设计习惯差别，不可以用一个固定的设计模式来设计不同的电源。有些仿真能够与设计相联合：比方环路设计好后是很难直接知足设计需求

23、的，仿真能够在试验前很好考证，但仿真也不是完整和试验同样，起码不会差太远。娴熟运用Mathcad和Saber也是必需的，不过好多我们需要弄清原理的层面，把工具只要要当成计算器来使用，更迅速方便更高效来知足我们设计就好，想纯依靠工具来设计电源，无疑是走入极大误区。问题十二：评判一块电源板LAYOUT利害有哪些地方能一阵见血发现?什么样的PCB是一块好的PCB，起码要知足以下一个方面：1.电性能方面扰乱小，要点信号线及底线走的合理，各方面性能稳固(前提是电路无缺点)。2.利于EMC，辐射低，环路走的合理。3.知足安规，安规距离知足要求。4.知足工艺，量产可生产性，以及减小生产成本。5.雅观，布局规

24、则有序(器件不七颠八倒)，走线美丽雅观，不七弯八绕的。怎样才能做到以上几点，分享我的布板经验：1.布局前，认识清楚电源的规格书，电源的规格，有无特别要求，以及要过的安规标准。构造输入条件能否是正确，以及风道的确认，输入输出端口的确认，以及主功率流向。工艺路线选用，依据器件的密度，以及有无特别器件，选择相对应工艺路线。2.布局中，注意合理的布局，保证四大环路尽可能小，提早预判后续走线能否好走。变压器的摆放基本决定了整体的布局，必定要谨慎，放到最正确地点。EMI部分的布局流向清楚，与其余主功率部分有清楚的隔绝带。减少遇到主功率开关器件的扰乱。各汲取回路的面积尽可能小，散热器的长度以及地点要合理，不

25、挡风道。3.走线部分，输入EMI电路的走线能否知足安规，原副边距离，输入输出对大地的距离都要知足安规。走线的粗细能否知足足够的电流大小，要点信号(比如驱动信号，采样信号，地线能否合理)，驱动信号不要扰乱敏感信号(高频信号);采样信号能否采样正确，能否会遇到扰乱;地线能否拉得合理(有时需要单点接地，有时需要多点接地跟实质需要相关)，主功率地和信号地严格区分开，原边芯片地从采样电阻取，不要从大电解取(特别是采样电阻和大电解地距离远时)，VCC的地前级地回大电解，二级电容地接芯片，反应信号也单点接IC，地单点接IC。散热器的地一定接主功率地，不可以接信号地等等好多的细节要求。问题十三：电源的元器件你

26、懂多少?MOS管结电容多大，对哪些有影响?RDS跟温度是什么关系?肖特基反向恢复电流影响什么?电容的ESR会带来哪些影响?电源中的设计的器件种类好多，主要有半导体器件如：MOS管，三极管，IC，运放，二极管，光耦等;磁性器件：电感，变压器，磁珠等;电容：Y电容，X电容，瓷片电容，电解电容，贴片电容等;每种器件都有其规格，极限参数。惯例的参数在我们选型很简单掌握，比如选用MOS管，耐压参数必定会考虑，额定电流也会考虑，导通电阻我们会考虑，但还有一些寄生参数以及一些随温度变化特征的参数却极少去注意，或许只有在发现问题的时候才会去找。导通电阻Rds(on)随温度高升其阻值是变大的，设计MOS管消耗时

27、要考虑到其工作的环境温度。结电容影响到我们的开通消耗，也会影响到EMC。肖特基二极管耐压，额定电流一般很好注意，有些参数比如导通压降在温度高升时会减小，反向恢复时间短，可是漏电流大(特别是考虑到高温时漏电流影响就更大了)，寄生电感会惹起关断尖峰很高。电容一个重要参数ESR，在计算纹波时往常会考虑，ESR一般与C的关系是很大的，可是不同厂家的质量要素影响也是很巨大，必定要详细分清楚。一般估算企业可参照：ESR=10/(C的0.73次方)，电容在高温时寿命会缩短，低温时容量会减小，漏电流也会增添等等;自然器件在特别情况表现出来的特征差别是值得我们思虑的问题，请大家多多思索，对于我们解决特别状况下的

28、问题特别有帮助。问题十四：你对磁性资料认识多少，磁环和磁芯有哪些差别?低磁环和高磁环用在什么状况?磁性器件对开关电源的重要性不问可知，能够说是电源的心脏部位。磁性资料的种类也众多，常用来做变压器的一般是铁氧体资料，主若是价钱廉价，开关频次最大能做到1000K，够一般状况下使用了。铁氧体磁芯既能够做主变压器也能够做电感，如PFC电感(一般铁硅铝材质居多，性价比高)，储能电感也能够。自然在要求高的状况下，特别是大功率一般用磁环，主若是感量能够做大，不易饱和，相对铁氧体磁芯来说，可是弊端是价钱贵，特别是大电流，绕制工艺较困难。磁环也分高U值和低U值，主要也是磁环的资料不同照成，高U环磁环外观是绿色，

29、一般EMI电路的共模电感采纳，感量会相对较大滤低频，颜色偏灰的是低U环，感量很低，滤高频。一般为了EMC都是搭配使用成效一般都比较好!问题十五：电源消耗是怎么散布的?MOS管消耗?变压器消耗?变压器除了直流消耗，还有交流消耗怎么算的?电源消耗一般集中在以下一些方面：1.MOS管的开通消耗及导通消耗。2.变压器的铜损和铁损;3.副边整流管的消耗;4.桥式整流的消耗。5.采样电阻损耗;6.汲取电路的消耗;7.其余消耗：PFC电感消耗，LLC的谐振电感消耗，同步整流的MOS管消耗。等等。针对这些消耗，适合的减小能够提高效率。1.针对MOS管可采纳开关速度快的，导通电阻低的，电路上课采纳软开关。2.针

30、对变压器：选择适合大小的磁芯，磁芯太小消耗会大，很难做到铜损和铁损均衡。特别是铜损不单有直流消耗还有交流损耗，交流消耗一般比直流消耗还大2倍，由于铜线在高频下的交流阻抗比直流阻抗大的多，计算时必定要充分估量进去。问题十六：电源中的热设计，散热器是怎么选择的?散热器设计需要考虑什么?散热器的设计是开关电源的一个要点，散热器主若是针对我们的发热器件温升过高，需要采纳散热器来降低热阻来达到降低温升的作用!主要发热器件：整流桥，MOS管，整流二极管，变压器，电感等等。散热器的大小选择一般依据消耗的功率，需要的温升来计算热阻，依据热阻来选择相应面积的散热器。自然也需要一些协助的方式，比方在器件和散热片间涂散热膏，有会有些成效。比较小的空间可采纳型材散热，体积小，散热面积大。特别器件有特别的办理：如变压器可将变压器底下的PCB板挖空散热，也能够在变压器上用导热泥贴散热片的方式。电感也能够加铜环散热等等。问题十七：LLC的输出滤波电容怎么决定的?受哪些要素影响?输出滤波电容对输出纹波至关重要，选择适合的滤波电容需要从成本及纹波需求考虑，自然对每种拓扑滤波电容的选取都是依据输出纹波需求，纹波电流所对应的ESR值来选用对应的电容，自然电容的容量与ESR的关系跟电容的质量也有着很重要