開關(guān)電源選型 成本以外需關(guān)注的那些因素
開關(guān)電源選型對于工程師來說是每一次設(shè)計電源都需要完成的一項步驟，它表面上是一個單項選擇題，但其實在最終選定之前，工程師需要考慮很多因素，當(dāng)然我們第一時間想到的會是成本問題。今天本文中想說明的是在開關(guān)電源選型的過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。
針對開關(guān)電源模塊選型，我們需要注意且考慮很多規(guī)則。例如保險絲的標(biāo)稱值1A，它是指25度時候的指標(biāo)，但如果設(shè)備工作在50度的話，保險絲的標(biāo)稱值可就比1A變低，此溫度下的設(shè)計余量就要選大一點了。同理電感的1mH也不是什么時候都是1mH，它是1kHz的時候，如果您把它用在1MHz的時候，加工商送來的1mH電感的值可就不是1mH，因為1M時電感線圈里的分布電容開始起不小的影響，會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(源阻抗和負載阻抗)的時候，而實際上，我們的濾波器使用場合，很難做到阻抗來滿足這個要求，因此25dB的插損就會大打折扣。磁珠、電容、二極管、電阻……都具有類似規(guī)則。下面我們來說說開關(guān)電源模塊選型除了成本以外的規(guī)則。電源模塊的拓撲結(jié)構(gòu)有多種，反激、正激、推挽、半橋、全橋多種，每種因為其原理的不同，也表現(xiàn)為在某些特性指標(biāo)方面的優(yōu)越性。
這里我們來說明幾種典型拓撲結(jié)構(gòu)的使用規(guī)則。首先是反激電源，其在開關(guān)的一個周期中，充電的時段沒有放電，就是因為這個特性，其時間響應(yīng)特性、紋波特性就很難做到很好，雖然可以通過大的儲能電容協(xié)助解決一點，但原理性缺陷終歸是硬傷，智力不足是可以通過勤勞來彌補，但補來補去遇到臨界難題的時候終歸跨不過某個坎兒。漏感也大等等問題，但其優(yōu)點是電路簡單，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。也正因為此，才有了其占總電源市場7成以上的份額。
下面我們來說一下電源市場上其他比較主要的開關(guān)電源的拓撲結(jié)構(gòu)。正激電源輸出電壓瞬態(tài)控制特性較好，負載能力較強，但其缺點也同樣顯著，多用一個大儲能濾波電感和一個續(xù)流二極管、體積大、變壓器初級線圈反電動勢電壓高，對開關(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，在所有拓撲結(jié)構(gòu)中，是利用率最高的一種開關(guān)電源，無漏磁，驅(qū)動電路簡單。但其缺點是兩個開關(guān)器件需要很高的耐壓值;要有兩組初級線圈，對于小功率輸出的推挽式開關(guān)電源是個缺點。若兩個正激式變換器不完全對稱或平衡，經(jīng)過幾個周期累積的偏磁，會使磁芯進入飽和，導(dǎo)致高頻變壓器勵磁電流過大，甚至損壞開關(guān)管。橋式開關(guān)電源輸出功率很大，工作效率很高，開關(guān)管的耐壓值要求比較低，變壓器初級線圈只需要一個繞組。缺點是效率低，會出現(xiàn)半導(dǎo)通區(qū)，損耗大。
以上各種問題都是因為其拓撲結(jié)構(gòu)的先天優(yōu)勢和先天缺陷造成的，雖然我們可以將電源模塊當(dāng)成黑匣子，但這也是我們在選擇電源時要關(guān)注的一個點。因為能完成同樣功能的設(shè)計方案，一個很輕松地完成，一個要費很大的勁才能完成。
除了拓撲結(jié)構(gòu)選型時候需要考慮其優(yōu)缺點，我們還需要根據(jù)負載的波動情況來確定，有的負載較穩(wěn)定，有的負載就波動較大，甚至于有的還會有空載、或滿載、或瞬間負載變大、或瞬間負載跌落的情況發(fā)生，若有這種問題，最好與電源模塊廠家說明，確認(rèn)其設(shè)計上已有必要的應(yīng)對防護性設(shè)計措施，不是所有的電源都可以達到這個目標(biāo)的。因此負載的類型也是一個影響因素。一般的模塊，其輸出是按照默認(rèn)為阻性負載而設(shè)計的，如果負載是感性或容性負載，都需要與模塊廠家單獨說明，以便廠家出廠時的電源模塊內(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關(guān)電源模塊選型時候的開關(guān)頻率、波紋、安規(guī)要求等。電源模塊的開關(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。紋波與拓撲結(jié)構(gòu)、電容電感的參數(shù)、負載的情況都相關(guān)，一個5v電源，紋波做到50mv，單電源的誤差就是1%了，對精度要求高的電路，電源的誤差、放大電路的誤差、信號電纜的誤差、AD的舍入誤差，多個誤差累積合并之后，總誤差可就大了。電源模塊里有無濾波設(shè)計、電源模塊所在的設(shè)備里有無安規(guī)要求(漏電流、絕緣耐壓、濕度要求)、溫升特性、轉(zhuǎn)換效率、輸入電壓的波動范圍、負載調(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。
編輯：admin 最后修改時間：2018-01-05
