解讀開關電源滿足節(jié)能標準的挑戰(zhàn)的“利劍”

Q：負載調(diào)整和交叉調(diào)整是怎么產(chǎn)生的？

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

Q：如何保證負載從零到滿載條件下均保持較高的效率？

A：權衡一下設計和制造成本，使用軟開關和同步整流。少用或不用反激式電路。

Q： 單段PFC的優(yōu)缺點及適用范圍?

A：單段PFC的優(yōu)點集中體現(xiàn)在效率和成本上，因為將傳統(tǒng)的PFC+PWM兩段集中為單段，所以省去了一個環(huán)節(jié)，這樣一來就避免了一個耗電環(huán)節(jié)，因此效率上可以改善。另外單段PFC至少可以節(jié)省一個控制器、一個磁性元件（電感）、一個開關器件（高壓MOSFET），因此可以有效降低成本達20%以上。由于將兩段合二為一，因此PF值不如傳統(tǒng)有源PFC實現(xiàn)的高，動態(tài)響應速度、紋波等方面性能也不如兩段式優(yōu)異。 單段PFC比較適合應用的領域如照明、適配器等。

Q：開關電源控制器中，芯片對功率管的驅(qū)動時間如何選擇？芯片對功率管進行驅(qū)動時，導通過快或過慢應該是都不好吧？這個時間如何把握呢？通常數(shù)值為多少？是否能夠提供較通用的計算公式？

A：功率場效應管柵極上串聯(lián)的幾十歐的小電阻，作用是消除場效應管關斷時，由變壓器漏感和場效應管漏-柵極之間的電容產(chǎn)生的寄生振蕩，而不是用作調(diào)節(jié)什么開關的“軟硬”。至于開關管通斷瞬間產(chǎn)生脈沖峰尖引起的EMI，在硬開關電路中通常用箝位電路和RC吸收回路減弱或消除掉；而在軟開關中，是加入適當?shù)碾姼谢螂娙菁拜o助開關電路，使電路在開關通斷瞬間，在開關兩端產(chǎn)生諧振，消除峰尖的同時順便也將開關的損耗降到最低。 此外EMC/EMI和開關的頻率，電路的拓撲（結(jié)構(gòu)），PCB的布線等還有密切的關系，而不僅僅是開關管通斷瞬間的問題。

驅(qū)動過快會引起EMI問題,而過慢又會增加損耗降低效率；很難確定出驅(qū)動時間的一個通用數(shù)值,因為驅(qū)動時間和電路拓撲結(jié)構(gòu)以及MOSFET的參數(shù)有極大關系。

Q：安森美的CS51414E的問題：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，發(fā)熱很嚴重。測量3腳Vsw波形，發(fā)現(xiàn)輸出不是520K的脈沖，而是會丟失很多的脈沖!會不會是電感的問題?

A：1. 你測的1 Vp-p應該是紋波+噪聲電壓，紋波電壓決定于開關頻率，電感量和輸出電容量，噪聲電壓和探頭的接法與layout有很大關系，應把示波器的帶寬設置在20 MHz。

2. 800mA時應該比較熱。 因為輸入電壓較高所致。可加大散熱銅箔面積，并把IC用導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. 丟失脈沖應該是layout不好所致。把IC的接地端從輸出電容的負端引出，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設計的開關電源保護：反激式開關電源，輸出5V/1A、15V/500MA、24V/200MA。用5V進行的反饋。如果將15V或者24V短路時.5V的輸出整流二極管會被燒毀。請教是那里的問題？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，如果短路后進入了打嗝模式，變壓器的初次級電流都較小，如果沒進入保護，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：在實際應用中如何選擇Buck產(chǎn)品?

關于非隔離型DC-DC Buck Converter,有以下兩個問題：

一、在以下兩種條件下，應選擇哪種拓樸結(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,最大負載電流3A；

二、同步和非同步的Buck在實際應用中應注意哪些問題,如拓樸結(jié)構(gòu)如輸入,輸出電壓以及負載電流,工作頻率等的關系。

以下是兩種拓樸結(jié)構(gòu)的圖片：

圖1

圖2

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

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

同步整流效率較高，開關頻率可高達兆級，體積小，但成本較非同步整流處于劣勢。 電流較大時最好采用同步整流，但可考慮開關MOSFET外置以減小芯片散熱壓力。

Q：適配器、液晶電視、ATX電源設計要點？

A：由于以上應用特性各有不同,所以在電源設計方面也有獨特之處：

1、由于體積小且散熱條件差，適配器對滿載效率要求很高，且多為單路輸出；另外,由于沒有輔助電源，因此電路控制器本身要求有很好的待機性能；由于功率范圍的原因，在小功率大多數(shù)適配器會選擇反激結(jié)構(gòu)，而中大功率出于效率考慮多用LLC拓撲架構(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格的限制，使其電源設計如拓撲、變壓器等方面要格外注意。液晶電視電源的電路拓撲較多，正激、反激、LLC等均有應用。一般較大尺寸的液晶電視均有專用的待機電源，因此主電路控制器的待機特性不如適配器這般苛刻；

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

Q：開關電源的一些術語：斜坡補償，斜坡補償，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：

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

斜坡補償 -電感電流在每個開關周期的任何時候都不會到零的工作模式；

不連續(xù)模式-電感電流在每個開關周期前/末都會到零的工作模式；

逐周期限流 -每個開關周期都會檢測過流信號；

突發(fā)模式 -應該是Burst模式，指一種待機方式；

電流模式-電流信號參與環(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。