作為一個(gè)電氣工程師，我們在電子電路設(shè)計(jì)當(dāng)中不可或缺的都要用到電源！而開(kāi)關(guān)電源對(duì)我們電路設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)又是那么的重要！今天給大家?guī)?lái)開(kāi)關(guān)電源問(wèn)答！

問(wèn)題一：開(kāi)關(guān)電源為什么常常選擇65K或者100K左右范圍作為開(kāi)關(guān)頻率，有的人會(huì)說(shuō)IC廠家都是生產(chǎn)這樣的IC，當(dāng)然這也有原因。每個(gè)電源的開(kāi)關(guān)頻率會(huì)決定什么？

回答1：應(yīng)該從這里去思考原因。還會(huì)有人說(shuō)頻率高了EMC不好過(guò)，一般來(lái)說(shuō)是這樣，但這不是必然，EMC與頻率有關(guān)系，但不是必然。想象我們的電源開(kāi)關(guān)頻率 提高了，直接帶來(lái)的影響是什么?當(dāng)然是MOS開(kāi)關(guān)損耗增大，因?yàn)閱挝粫r(shí)間開(kāi)關(guān)次數(shù)增多了。如果頻率減小了會(huì)帶來(lái)什么?開(kāi)關(guān)損耗是減小了，但是我們的儲(chǔ)能器 件單周期提供的能量就要增多，勢(shì)必需要的變壓器磁性要更大，儲(chǔ)能電感要更大了。選取在65K到100K左右就是一個(gè)比較合適的經(jīng)驗(yàn)折中，電源就是在折中合 理化折中進(jìn)行

回答2：假如在特殊情形下，輸入電壓比較低，開(kāi)關(guān)損耗已經(jīng)很小了，不在乎這點(diǎn)開(kāi)關(guān)損耗嗎，那我們就可以提高開(kāi)關(guān)頻率，起到減小磁性器件體積的目的

問(wèn)題二：LLC中為什么我們常在二區(qū)設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)頻率?一區(qū)和三區(qū)為什么不可以?有哪些因素制約呢?或者如果選取一區(qū)和三區(qū)作為開(kāi)關(guān)頻率會(huì)有什么后果呢?

回答1：LLC的原理是利用感性負(fù)載隨開(kāi)關(guān)頻率的增大而感抗增大，來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)輸出電壓的，也就是PFM調(diào)制。并且MOS管開(kāi)通損耗ZVS比ZCS小，一區(qū)是 容性負(fù)載區(qū)，自然不可取。那么三區(qū)，開(kāi)關(guān)頻率大于諧振頻率，這個(gè)仍是感性負(fù)載區(qū)，按道理MOS實(shí)現(xiàn)ZVS沒(méi)有問(wèn)題，確實(shí)如此。但是我們不能忽略副邊的輸出 二極管關(guān)斷。也就是原邊MOS管關(guān)斷時(shí)，諧振電流并沒(méi)有減小到和勵(lì)磁電流相等，實(shí)現(xiàn)副邊整流二極管軟關(guān)斷。這也是我們通常也不選擇三區(qū)的原因。

問(wèn)題三：當(dāng)我們反激的占空比大于50%會(huì)帶來(lái)什么?好的方面有哪些?不好的方面有哪些?

回答1：反激的占空比大于50%意味著什么，占空比影響哪些因素?第一:占空比設(shè)計(jì)過(guò)大，首先帶來(lái)的是匝比增大，主MOS管的應(yīng)力必然提高。一般反激選取600V或650V以下的MOS管，成本考慮。占空比過(guò)大勢(shì)必承受不起。

回答2：很重要的是很多人知道，需要斜坡補(bǔ)償，否則環(huán)路震蕩。不過(guò)這也是有條件的，右平面零點(diǎn)的產(chǎn)生需要工作在CCM模式下，如果設(shè)計(jì)在DCM模式 下也就不存在這一問(wèn)題了。這也是小功率為什么設(shè)計(jì)在DCM模式下的其中一個(gè)原因。

回答3：當(dāng)然在特殊情形下也需要將占空比設(shè)計(jì)在大于50%，單位周期內(nèi)傳遞的能量增加，可以減小開(kāi)關(guān)頻率，達(dá)到提升效率的目的，如果反激為了效率做高，可以考慮這一方法。

問(wèn)題四：反激電源如果要做到一定的效率，需要從哪些方面著手?準(zhǔn)諧振?同步整流?

回答1：反激的一大劣勢(shì)就是效率問(wèn)題，改善效率有哪些途徑可以思考的呢?減小損耗是必然的，損耗的點(diǎn)有開(kāi)關(guān)管，變壓器，輸出整流管，這是主要的三個(gè)部分。

開(kāi)關(guān)管我們知道反激主要是PWM調(diào)制的硬開(kāi)關(guān)居多，開(kāi)關(guān)損耗是我們的一大難點(diǎn)，好在軟開(kāi)關(guān)的出現(xiàn)看到了希望。反激無(wú)法向LLC那樣做到全諧振，那只 能朝準(zhǔn)諧振去發(fā)展(部分時(shí)間段諧振)，這樣的IC也有很多問(wèn)世，我司用的較多是NCP1207，通過(guò)在MOS管關(guān)斷后，下一次開(kāi)通前1腳檢測(cè)VCC電壓過(guò) 零后，然后在一個(gè)設(shè)定時(shí)間后開(kāi)通下一周期。

變壓器的損耗如何做到最小，完美使用的變壓器后面問(wèn)題會(huì)涉及到。

同步整流一般在輸出大電流情況下，副邊整流流二極管，哪怕用肖特基損耗依然會(huì)很大，這時(shí)候采用同步整流MOS替代肖特基二極管。有些人會(huì)說(shuō)這樣成本高不如用LLC，或者正激呢，當(dāng)然沒(méi)有最好的，只有更合適的。

問(wèn)題五： 我們選擇拓?fù)鋾r(shí)需要考慮哪些方面的因素?各種拓?fù)涫褂铆h(huán)境及優(yōu)缺點(diǎn)?

回答1：

反激特點(diǎn)：適用在小于150W，理論這么說(shuō)，實(shí)際大于75W就很少用，不談很特殊的情況。反激的有點(diǎn)成本低，調(diào)試容易(相對(duì)于半橋，全橋)，主要是 磁芯單向勵(lì)磁，功率由局限性，效率也不高，主要是硬開(kāi)關(guān)，漏感大等等原因。全電壓范圍(85V-264V)效率一般在80%以下，單電壓達(dá)到80%很容 易。

正激特點(diǎn)：功率適中，可做中小功率，功率一般在200W以下，當(dāng)然可以做很大功率，只是不常常這么做，原因是正激和反激一樣單向勵(lì)磁，做大功率磁芯 體積要求大，當(dāng)然采用2個(gè)變壓器串并聯(lián)的也有，注意只談一般情形，不誤導(dǎo)新人。正激有點(diǎn)，成本適中，當(dāng)然比反激高，優(yōu)點(diǎn)效率比反激高，尤其采用有源箝位做 原邊吸收，將漏感能量重新利用。

半橋：目前比較火的是LLC諧振半橋，中小功率，大功率通吃型。(一般大于100W小于3KW)。特點(diǎn)成本比反激正激高，因?yàn)槎嘤昧?個(gè)MOS管 (雙向勵(lì)磁)和1個(gè)整流管，控制IC也貴，環(huán)路設(shè)計(jì)業(yè)復(fù)雜(一般采用運(yùn)放，尤其還要做電流環(huán))。優(yōu)點(diǎn):采用軟開(kāi)關(guān)，EMC好，效率極高，比正激高，我做過(guò) 960W LLC,效率可達(dá)96%以上(全電壓)(當(dāng)然PFC是采用無(wú)橋方式)。其它半橋我不推薦，至少我不會(huì)去用，比較老的不對(duì)稱橋，很難做到軟開(kāi)關(guān)，LLC成熟 以前用的多，現(xiàn)在很少用，至少艾默生等大公司都傾向于LLC，跟著主流走一般都不會(huì)錯(cuò)。

全橋：一般用在大于2KW以上，首推移相全橋，特點(diǎn)，雙向勵(lì)磁，MOS管應(yīng)力小，比LLC應(yīng)力小一半，大功率尤其輸入電壓較高時(shí)，一般用移相全橋， 輸入電壓低用LLC。成本特別高，比LLC還多用2個(gè)MOS。這還不是首要的，主要是驅(qū)動(dòng)復(fù)雜，一般的IC驅(qū)動(dòng)能力都達(dá)不到，要將驅(qū)動(dòng)放大，采用隔離變壓 器驅(qū)動(dòng)，這里才是成本高的另一方面。

推挽：應(yīng)用在大功率，尤其是輸入電壓低的大功率場(chǎng)合，特點(diǎn)電壓應(yīng)力高，當(dāng)然電流應(yīng)力小，大功率用全橋還是推挽一般看輸入電壓。變壓器多一個(gè)繞組，管子應(yīng)力要求高，當(dāng)然常提到的磁偏磁也需要克服。這個(gè)我真沒(méi)用過(guò)，沒(méi)涉及電力電源，很難用到它的時(shí)候。

問(wèn)題六：電源的元器件你懂多少?MOS管結(jié)電容多大，對(duì)哪些有影響?RDS跟溫度是什么關(guān)系?肖特基反向恢復(fù)電流影響什么?電容的ESR會(huì)帶來(lái)哪些影響?

回答1：電源中的設(shè)計(jì)的器件類型很多，主要有半導(dǎo)體器件如：MOS管，三極管，IC，運(yùn)放，二極管，光耦等;磁性器件：電感，變壓器，磁珠等;電容：Y電容，X電容，瓷片電容，電解電容，貼片電容等;每種器件都有其規(guī)格，極限參數(shù)。

常規(guī)的參數(shù)在我們選型很容易把握，例如選取MOS管，耐壓參數(shù)肯定會(huì)考慮，額定電流也會(huì)考慮，導(dǎo)通電阻我們會(huì)考慮，但還有一些寄生參數(shù)以及一些隨溫 度變化特性的參數(shù)卻很少去注意，或者只有在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候才會(huì)去找。導(dǎo)通電阻Rds(on)隨溫度升高其阻值是變大的，設(shè)計(jì)MOS管損耗時(shí)要考慮到其工作 的環(huán)境溫度。結(jié)電容影響到我們的開(kāi)通損耗，也會(huì)影響到EMC。

肖特基二極管耐壓，額定電流一般很好注意，有些參數(shù)例如導(dǎo)通壓降在溫度升高時(shí)會(huì)減小，反向恢復(fù)時(shí)間短，不過(guò)漏電流大(尤其是考慮到高溫時(shí)漏電流影響就更大了)，寄生電感會(huì)引起關(guān)斷尖峰很高。

電容一個(gè)重要參數(shù)ESR，在計(jì)算紋波時(shí)通常會(huì)考慮，ESR一般與C的關(guān)聯(lián)是很大的，不過(guò)不同廠家的品質(zhì)因素影響也是很巨大，一定要具體分清楚。一般估算公司可參考：ESR=10/(C的0.73次方)，電容在高溫時(shí)壽命會(huì)縮短，低溫時(shí)容量會(huì)減小，漏電流也會(huì)增加等等。