電源開發的23個經典問題解答（4-3）！

（接上篇）

問題十

什么樣的變壓器才算是完美適用的？變壓器決定了什么，影響了什么?

設計變壓器是各種拓撲的核心點之一，變壓器設計的好壞，影響電源的方方面面，有的無法工作，有的效率不高，有的EMC難做，有的溫升高，有的極限情況會飽和，有的安規過不了，需要綜合各方面的因素來設計變壓器。

設計變壓器從哪里入手呢？一般來說根據功率來選擇磁芯大小，有經驗的可參考自己設計過的，沒經驗的只能按照AP算法去算，當然還要留有一定的余量，后實驗去檢驗設計的好壞。

一般小功率反激推薦的用的比較多EE型，EF型，EI型，ER型，中大功率PQ的用的比較多，這里面也有每個人的習慣以及不同公司的平臺差異，功率很大的，沒有適合的磁芯，可以二個變壓器原邊串副邊并的方式來做。

不同拓撲對變壓器的要求也不一樣，比如反激，需要考慮的是需要工作在什么模式下，感量如何調節適中。尤其是多路輸出一定要注意負載調整率滿足需求，耦合的效果要好，比如采用并繞，均勻繞制，以及副邊匝數盡可能增多。MOS管耐壓決定匝比，怎么選取合適的占空比，選取多大的Bmax(一般小于0.35，當然0.3更好，即時短路也不會飽和太嚴重）有的還需要增加屏蔽來整改EMC，原副邊屏蔽一般加2層，外屏蔽1層就好。

大功率變壓器一般更多的是關注損耗，需要銅損和磁損達到平衡，還要考慮到風冷自然冷，電流密度多大合適，功率稍大（大于150W）的一般電流密度相對取小些（3.5-4.5），功率小的（5.0-7.0）。

還要清楚電源過的什么安規，擋墻是不是足夠，層間膠帶是否設置合理也是不可以忽視的，一旦要做認證去改變壓器也是影響進度的。

問題十一

我們真的需要到迷戀設計工具，依賴仿真的地步嗎？

電源的設計工具主要用在以下幾個方面：1.選擇磁芯及設計變壓器 2.環路仿真設計 3.主功率拓撲仿真4.模擬電路仿真 5.熱仿真（針對大功率）6.計算工具（計算書） 等等。

對于新人來說，我給的建議少用工具，多計算，自己把握設計的過程，因為工具是人做的，不同人的設計習慣差異，不能用一個固定的設計模式來設計不同的電源。

有些仿真可以與設計相結合：比如環路設計好后是很難直接滿足設計需求的，仿真可以在試驗前很好驗證，但仿真也不是完全和試驗一樣，至少不會差太遠。

熟練運用Mathcad和Saber也是必要的，只是很多我們需要弄清原理的層面，把工具只需要當做計算器來使用，更快速方便更高效來滿足我們設計就好，想純依賴工具來設計電源，無疑是走入極大誤區。

問題十二

評判一塊電源板LAYOUT好壞有哪些地方能一陣見血發現？

什么樣的PCB是一塊好的PCB，至少要滿足以下一個方面：1.電性能方面干擾小，關鍵信號線及底線走的合理，各方面性能穩定（前提是電路無缺陷）。2.利于EMC，輻射低，環路走的合理。3.滿足安規，安規距離滿足要求。4.滿足工藝，量產可生產性，以及減小生產成本。5.美觀，布局規則有序（器件不東倒西歪），走線漂亮美觀，不七彎八繞的。

如何才能做到以上幾點，分享我的布板經驗：

1.布局前，了解清楚電源的規格書，電源的規格，有無特殊要求，以及要過的安規標準。

結構輸入條件是不是準確，以及風道的確認，輸入輸出端口的確認，以及主功率流向。

工藝路線選取，根據器件的密度，以及有無特殊器件，選擇相對應工藝路線。

2.布局中，注意合理的布局，保證四大環路盡可能小，提前預判后續走線是否好走。變壓器的擺放基本決定了整體的布局，一定要慎重，放到佳位置。EMI部分的布局流向清晰，與其它主功率部分有清晰的隔離帶。減少受到主功率開關器件的干擾。各吸收回路的面積盡可能小，散熱器的長度以及位置要合理，不擋風道。

3.走線部分，輸入EMI電路的走線是否滿足安規，原副邊距離，輸入輸出對大地的距離都要滿足安規。走線的粗細是否滿足足夠的電流大小，關鍵信號（例如驅動信號，采樣信號，地線是否合理），驅動信號不要干擾敏感信號（高頻信號）；采樣信號是否采樣準確，是否會受到干擾；地線是否拉得合理（有時需要單點接地，有時需要多點接地跟實際需要有關），主功率地和信號地嚴格區分開，原邊芯片地從采樣電阻取，不要從大電解?。ㄓ绕涫遣蓸与娮韬痛箅娊獾鼐嚯x遠時），VCC的地前級地回大電解，二級電容地接芯片，反饋信號也單點接IC，地單點接IC。散熱器的地必須接主功率地，不能接信號地等等很多的細節要求。

問題十三

電源的元器件你懂多少？MOS管結電容多大，對哪些有影響？RDS跟溫度是什么關系？肖特基反向恢復電流影響什么？電容的ESR會帶來哪些影響？

電源中的設計的器件類型很多，主要有半導體器件如：MOS管，三極管，IC，運放，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；每種器件都有其規格，極限參數。

常 規的參數在我們選型很容易把握，例如選取MOS管，耐壓參數肯定會考慮，額定電流也會考慮，導通電阻我們會考慮，但還有一些寄生參數以及一些隨溫度變化特 性的參數卻很少去注意，或者只有在發現問題的時候才會去找。導通電阻Rds(on)隨溫度升高其阻值是變大的，設計MOS管損耗時要考慮到其工作的環境溫 度。結電容影響到我們的開通損耗，也會影響到EMC。

肖特基二極管耐壓，額定電流一般很好注意，有些參數例如導通壓降在溫度升高時會減小，反向恢復時間短，不過漏電流大（尤其是考慮到高溫時漏電流影響就更大了），寄生電感會引起關斷尖峰很高。

電容一個重要參數ESR，在計算紋波時通常會考慮，ESR一般與C的關聯是很大的，不過不同廠家的品質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），電容在高溫時壽命會縮短，低溫時容量會減小，漏電流也會增加等等；

當然器件在特殊情形表現出來的特性差異是值得我們思考的問題，請大家多多思量，對于我們解決特殊情況下的問題非常有幫助。

問題十四

你對磁性材料了解多少，磁環和磁芯有哪些差異？低磁環和高磁環用在什么情況？

磁 性器件對開關電源的重要性不言而喻，可以說是電源的心臟部位。磁性材料的種類也繁多，常用來做變壓器的一般是鐵氧體材料，主要是價格便宜，開關頻率大 能做到1000K，夠一般情況下使用了。鐵氧體磁芯既可以做主變壓器也可以做電感，如PFC電感（一般鐵硅鋁材質居多，性價比高），儲能電感也可以。當然 在要求高的情況下，尤其是大功率一般用磁環，主要是感量可以做大，不易飽和，相對鐵氧體磁芯來說，不過缺點是價格貴，尤其是大電流，繞制工藝較困難。磁環 也分高U值和低U值，主要也是磁環的材料不同照成，高U環磁環外觀是綠色，一般EMI電路的共模電感選用，感量會相對較大濾低頻，顏色偏灰的是低U環，感 量很低，濾高頻。一般為了EMC都是搭配使用效果一般都比較好！

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