解讀開(kāi)關(guān)電源滿足節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的挑戰(zhàn)的“利劍”

Q：負(fù)載調(diào)整和交叉調(diào)整是怎么產(chǎn)生的？

A：負(fù)載調(diào)整是由于負(fù)載變化（電流變化）而產(chǎn)生的輸出電壓波動(dòng)；交叉調(diào)整指的是在電源擁有多路輸出時(shí)，隨著各路負(fù)載發(fā)生變化時(shí)各路輸出電壓發(fā)生的波動(dòng)。

Q：如何保證負(fù)載從零到滿載條件下均保持較高的效率？

A：權(quán)衡一下設(shè)計(jì)和制造成本，使用軟開(kāi)關(guān)和同步整流。少用或不用反激式電路。

Q： 單段PFC的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍?

A：單段PFC的優(yōu)點(diǎn)集中體現(xiàn)在效率和成本上，因?yàn)閷鹘y(tǒng)的PFC+PWM兩段集中為單段，所以省去了一個(gè)環(huán)節(jié)，這樣一來(lái)就避免了一個(gè)耗電環(huán)節(jié)，因此效率上可以改善。另外單段PFC至少可以節(jié)省一個(gè)控制器、一個(gè)磁性元件（電感）、一個(gè)開(kāi)關(guān)器件（高壓MOSFET），因此可以有效降低成本達(dá)20%以上。由于將兩段合二為一，因此PF值不如傳統(tǒng)有源PFC實(shí)現(xiàn)的高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度、紋波等方面性能也不如兩段式優(yōu)異。 單段PFC比較適合應(yīng)用的領(lǐng)域如照明、適配器等。

Q：開(kāi)關(guān)電源控制器中，芯片對(duì)功率管的驅(qū)動(dòng)時(shí)間如何選擇？芯片對(duì)功率管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)通過(guò)快或過(guò)慢應(yīng)該是都不好吧？這個(gè)時(shí)間如何把握呢？通常數(shù)值為多少？是否能夠提供較通用的計(jì)算公式？

A：功率場(chǎng)效應(yīng)管柵極上串聯(lián)的幾十歐的小電阻，作用是消除場(chǎng)效應(yīng)管關(guān)斷時(shí)，由變壓器漏感和場(chǎng)效應(yīng)管漏-柵極之間的電容產(chǎn)生的寄生振蕩，而不是用作調(diào)節(jié)什么開(kāi)關(guān)的“軟硬”。至于開(kāi)關(guān)管通斷瞬間產(chǎn)生脈沖峰尖引起的EMI，在硬開(kāi)關(guān)電路中通常用箝位電路和RC吸收回路減弱或消除掉；而在軟開(kāi)關(guān)中，是加入適當(dāng)?shù)碾姼谢螂娙菁拜o助開(kāi)關(guān)電路，使電路在開(kāi)關(guān)通斷瞬間，在開(kāi)關(guān)兩端產(chǎn)生諧振，消除峰尖的同時(shí)順便也將開(kāi)關(guān)的損耗降到最低。 此外EMC/EMI和開(kāi)關(guān)的頻率，電路的拓?fù)洌ńY(jié)構(gòu)），PCB的布線等還有密切的關(guān)系，而不僅僅是開(kāi)關(guān)管通斷瞬間的問(wèn)題。

驅(qū)動(dòng)過(guò)快會(huì)引起EMI問(wèn)題,而過(guò)慢又會(huì)增加損耗降低效率；很難確定出驅(qū)動(dòng)時(shí)間的一個(gè)通用數(shù)值,因?yàn)轵?qū)動(dòng)時(shí)間和電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及MOSFET的參數(shù)有極大關(guān)系。

Q：安森美的CS51414E的問(wèn)題：我最近在用安森美的CS51414，輸入電壓22V，輸入側(cè)電容為220u鋁電解+4.7u的陶瓷電容;Vsw側(cè) 是22u/3A的電感，IN5819的肖特基，100u的膽電容組成的續(xù)流回路；反饋電阻按照DATASHEET；現(xiàn)在輸出5V 的電壓，有很大的紋波(1V P-P，表現(xiàn)為尖刺脈沖)；輸出800mA時(shí)，發(fā)熱很嚴(yán)重。測(cè)量3腳Vsw波形，發(fā)現(xiàn)輸出不是520K的脈沖，而是會(huì)丟失很多的脈沖!會(huì)不會(huì)是電感的問(wèn)題?

A：1. 你測(cè)的1 Vp-p應(yīng)該是紋波+噪聲電壓，紋波電壓決定于開(kāi)關(guān)頻率，電感量和輸出電容量，噪聲電壓和探頭的接法與layout有很大關(guān)系，應(yīng)把示波器的帶寬設(shè)置在20 MHz。

2. 800mA時(shí)應(yīng)該比較熱。 因?yàn)檩斎腚妷狠^高所致。可加大散熱銅箔面積，并把IC用導(dǎo)熱硅膠粘貼在下面的銅箔上?；蛴肅S51412代替CS51414，并把電感量加大一倍。

3. 丟失脈沖應(yīng)該是layout不好所致。把IC的接地端從輸出電容的負(fù)端引出，并在IC的電壓輸入端到地端接一0.1u的陶瓷電容試試看。

Q：用3844設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)電源保護(hù)：反激式開(kāi)關(guān)電源，輸出5V/1A、15V/500MA、24V/200MA。用5V進(jìn)行的反饋。如果將15V或者24V短路時(shí).5V的輸出整流二極管會(huì)被燒毀。請(qǐng)教是那里的問(wèn)題？還有變壓器內(nèi)部的電流如何變化?

A：可能是5V整流管的反向耐壓偏低所造成，如果短路后進(jìn)入了打嗝模式，變壓器的初次級(jí)電流都較小，如果沒(méi)進(jìn)入保護(hù)，將維持在恒功率輸 出模式，就是24V或12V輸出電壓低而輸出電流很大，乘積是恒定功率。

Q：在實(shí)際應(yīng)用中如何選擇Buck產(chǎn)品?

關(guān)于非隔離型DC-DC Buck Converter,有以下兩個(gè)問(wèn)題：

一、在以下兩種條件下，應(yīng)選擇哪種拓樸結(jié)構(gòu)的Buck(同步還是非同步)；

1、輸入電壓12V/15V,輸出電壓5V,最大負(fù)載電流3A；

2、輸入電壓為5V,輸出電壓為3.3V/2.5V/1.8V,最大負(fù)載電流3A；

二、同步和非同步的Buck在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意哪些問(wèn)題,如拓樸結(jié)構(gòu)如輸入,輸出電壓以及負(fù)載電流,工作頻率等的關(guān)系。

以下是兩種拓樸結(jié)構(gòu)的圖片：

圖1

圖2

A：一、上述兩種應(yīng)用無(wú)論選擇同步還是非同步都是可以接受的方式。關(guān)鍵在于終端客戶對(duì)電源的不同要求，如成本、效率等方面的考量。在一般實(shí)際應(yīng)用中，這兩種應(yīng)用以非同步較為常見(jiàn)。

二、非同步的優(yōu)勢(shì)在于成本較低，但由于續(xù)流是由二極管完成，因此開(kāi)關(guān)頻率較低、效率不高。通常的開(kāi)關(guān)頻率在兩、三百千赫以下；在輸入輸出壓差較小且電流不是很大時(shí)該是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較適合；

同步整流效率較高，開(kāi)關(guān)頻率可高達(dá)兆級(jí)，體積小，但成本較非同步整流處于劣勢(shì)。 電流較大時(shí)最好采用同步整流，但可考慮開(kāi)關(guān)MOSFET外置以減小芯片散熱壓力。

Q：適配器、液晶電視、ATX電源設(shè)計(jì)要點(diǎn)？

A：由于以上應(yīng)用特性各有不同,所以在電源設(shè)計(jì)方面也有獨(dú)特之處：

1、由于體積小且散熱條件差，適配器對(duì)滿載效率要求很高，且多為單路輸出；另外,由于沒(méi)有輔助電源，因此電路控制器本身要求有很好的待機(jī)性能；由于功率范圍的原因，在小功率大多數(shù)適配器會(huì)選擇反激結(jié)構(gòu)，而中大功率出于效率考慮多用LLC拓?fù)浼軜?gòu)；

2、液晶電視電源功率一般在幾十瓦到最大三四百瓦范圍，多路輸出，尺寸方面特別是高度方面有嚴(yán)格的限制，使其電源設(shè)計(jì)如拓?fù)?、變壓器等方面要格外注意。液晶電視電源的電路拓?fù)漭^多，正激、反激、LLC等均有應(yīng)用。一般較大尺寸的液晶電視均有專用的待機(jī)電源，因此主電路控制器的待機(jī)特性不如適配器這般苛刻；

3、高效ATX電源對(duì)輕載、半載、滿載的效率均有明確的要求，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要引起對(duì)這方面的重視。同液晶電視一樣，ATX電源也是多路輸出且有專用的待機(jī)電源，同時(shí)，待機(jī)電源的高效低能耗也是衡量ATX電源性能的一個(gè)重要指標(biāo)。目前應(yīng)用于高效ATX電源以有源鉗位和LLC居多。

Q：開(kāi)關(guān)電源的一些術(shù)語(yǔ)：斜坡補(bǔ)償，斜坡補(bǔ)償，不連續(xù)模式，逐周期限流，突發(fā)模式，電流模式，電流內(nèi)環(huán)，電壓外環(huán)。

A：

斜坡補(bǔ)償 -在電流模式中當(dāng)占空比大于50%時(shí),為抑制次諧波振蕩,將部分鋸齒波電壓加到控制信號(hào)上的補(bǔ)償方式；

斜坡補(bǔ)償 -電感電流在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期的任何時(shí)候都不會(huì)到零的工作模式；

不連續(xù)模式-電感電流在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期前/末都會(huì)到零的工作模式；

逐周期限流 -每個(gè)開(kāi)關(guān)周期都會(huì)檢測(cè)過(guò)流信號(hào)；

突發(fā)模式 -應(yīng)該是Burst模式，指一種待機(jī)方式；

電流模式-電流信號(hào)參與環(huán)路控制的模式；

電流內(nèi)環(huán)-電流控制環(huán)路；

電壓外環(huán)-電壓控制環(huán)路。