史上最全开关电源专业术语介绍！（实用）
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纹波
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■开关电源的输出并不是真正恒定的，输出存在着周期性的抖动，这些 抖动看上去就和水纹一样，称为纹波。
7 U# ?" s: }4 q" x 纹波可以是电压或电流纹波。
' \- l6 [1 y4 `$ u2 N ■通常用2个参数来描述纹波：
' S+ H1 \+ s2 z 最大纹波电压：纹波的峰峰值。
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纹波系数：交流分量的有效值与直流分量之比。
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纹波产生的原因
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■开关电源的纹波来自2个地方：
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低频纹波：来自AC输入的周期，电源对输入的抑制比不是完美的，当输入 变化，输出也会变化。
2 k$ D5 f2 k# D: w2 a4 y! | 高频纹波：来自开关切换的周期，开关电源不是线性连续输出能量，而是 将能量组成一个个包来传输，因此会存在和开关周期相对应的纹波。
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■如果是线性电源，是没有开关纹波的，只有低频纹波。
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纹波的影响
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■最大纹波会决定输出的峰值，本来输出是稳定的某个电压或电流，由 于纹波的影响，使得输出的峰值比平均值高，这可能会损坏负载。
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比如，对LED来说，过高的电流会减少LED的寿命。
~0 H) n8 W5 {, p& v* ^ ■过大的纹波系数会使得输出的能量不均衡平滑，从而偏离了直流输出 这个要求。
3 {6 B$ V5 j; f" c 比如，对LED来说，过大的纹波系数会使得LED亮度变化，造成闪烁。
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■如果开关电源用来驱动电池，LED灯这种负载，低频纹波的影响更大， 如果是驱动IC这种高速型负载，高频纹波的影响更大。
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纹波与噪声
) J# F& @2 _5 e0 a5 u2 _0 s, k ■纹波是由于AC周期或开关周期引起的输出抖动，而噪声是随机耦合到 输出上的高频信号，是不一样的。
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调整率
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调整率
! A* N2 O+ Y# T; u' F, k$ f ■电源在使用时，有两个明显变化的外部条件：输入和负载。好的电源 应该在输入和负载发生变化时，依然能维持恒压或恒流。
: g: l" Y! A- k j5 O; k- _ ■将输入或负载变化时，输出偏离额定输出的程度称为调整率，比如输 入在最大最小值之间变化，测量输出的偏差比率，为一个百分比，比 如5%，就称为调整率为±5% 。
; Y ]! J3 k4 P5 j5 j o; { ■注意区分调整率和纹波，纹波是输出的动态特征，而调整率是让电源 工作在极限外部条件下，输出的极限偏差。
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调整率类型
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■输入调整率
/ B4 Z! Z; H* b" n 其他条件不变，调节输入时，输出的偏差，对于AC电源来说，是以AC线的 有效电压作为变化区间，比如以180~264作为上下限来变化。
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有时还会调节AC的频率，来看输出是否有偏差，比如从47~63Hz区间。
: A+ q9 T4 ~6 W' ^8 Y% M% r2 A ■负载调整率
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其他条件不变，调节负载时，输出的偏差。
' ]+ x4 R; \0 r% l7 I! f ■综合调整率
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同时调节输入和负载，找出最差的偏差。
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LED恒流驱动
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■为什么照明用LED都是电流驱动？
# S. O f8 F# H& a M) H' q LED是二极管，而二极管的PN结的正向导通阻抗是负温度系数，随着温度 的升高，二极管正向导通阻抗降低。
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如果用恒压源驱动LED，随着LED工作，温度开始升高，温度升高后，正 向导通阻抗降低，由于I=U/R，电流升高，且由于功率P=U*I，功率也增加， LED发热更厉害，进一步刺激温度升高，陷于恶性循环，直到LED损坏。
8 I" U8 s) \0 C/ } S0 v 恒压源驱动时，温度和电路是一对正反馈。
, u7 W: A# E, j 所以照明LED都是恒流驱动，如果是非照明，LED几乎没有温升，此时可 以用恒压驱动。
/ q( F& J& ~7 G' \8 k 恒流精度
' @* z6 C/ b. t ■恒流精度和其他电影的恒压效果一样，体现在几个方面。
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当负载发生变化时，电源输出的电流的恒定程度。
8 A& p ]. U; _* y5 Y 在实际应用时，多个不同的LED串不可能阻抗特性完全相同，将这些不同的负载 接到电源上后，电流的误差就定义为恒流精度。
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不光是多负载，同一个LED，温度不同时，阻抗特性也不同，不同温度下电流也 是有误差的，但这和前面的条件本质还是一样，都是负载变化。
) o( l8 Y8 q9 a# [ O( G' g: E. S; ] 因此在测试恒流精度时，需要使用电子负载，让负载在合理的范围内变化，测量 电压的电流误差。
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当电源内部元件参数变化时，电源输出的电流的恒定程度。
7 x4 f/ x( I3 v& a% x- F 这并不是标准的恒流精度的定义，但目前很多电源都是有这个要求，其中一个重 要的指标是储能元件，比如电感，或变压器，感值存在误差时，电源输出电流的 恒定度。
: |$ j# D( e% [1 {+ I 考虑到成本因素，储能元件在加工时偏差是很大的，所以，电源应当设计成对储 能元件的感值不敏感。
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锂电池恒流驱动
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■便携式设备所用的锂电池，在不同电量的情况下，电压是不同的，以 手机所用的锂电池为例，电池在满能量时约4.2V，低能量时约2.5V。
) a8 Z) I# _ m1 h( G7 C# |. S! }, L+ U ■如果使用恒压源对电池充电，当电池电量较低时，充电电流会极大， 相当于电压源接到电容上，会损坏电池。
' {8 N; A" b2 s( L! o 损坏的原因是大电流带来的大发热。
3 {7 \% F3 }9 i+ ] ■为了限制大电流，目前的充电器都是使用恒流-恒压充电，当电池电压 低时，使用恒流输出。
& f A4 Z" P9 J 冲击与浪涌
: L& l, q. D, d2 }; F0 @ 冲击电流
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■如果负载为一个容性负载，将一个电压源直接加到负载上时，会产生 一个非常大的电流，这个电流就称为冲击电流。
3 F( o0 B2 O$ j& K! P$ m" x. W: t 过大的冲击电流会使得交流线上的保护电路识别为短路，会导致空气开关 跳闸，熔断保险丝等问题。
' d8 w$ i6 M7 y- {( t ■对于AC电源来说，将电源接到AC线上的一瞬间，AC电源本身就是一 个容性负载，假如此时电源的负载处在满负荷状态，且AC线正处在峰 值电压处，会产生最大的冲击电流。
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浪涌（电压）
9 t1 A/ h# z4 T: l' G. J- R/ ?8 c3 R ■闪电，雷击等会在电网上制造时间非常短的高电压脉冲或者高能量脉 冲。
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这种过压通常是由专门的保护器进行保护，比如浪涌放电器。
& s- m2 g$ s) \- }; `) q/ S p( @ ■大功率设备断开或接入电网时，会使得电网电压上升或跌落。为了保 护电源，有时会使用一个压敏电阻接在输入端。
* u( @9 m! W& l% c3 }2 l 压敏电阻的组织和其上的电压有关，当电压变高时，阻值降低。
/ b8 F# o% e; G7 D, R z 为什么压敏电阻不能包含雷击等产生的脉冲，因为这种浪涌有可能是同时 出现在L线和N线上的。
+ T) P- s- r( O ^6 ~$ Y 值得收藏！史上最全开关电源专业术语介绍！
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效率和待机功耗
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效率和待机功耗
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■这两个概念很简单，但有一点需要厘清，就是电源在工作时：
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■虽然待机功耗就是电源本身的全部损耗，但是在电源带负载时，电源 本身的功耗要大于待机功耗。
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电源本身的功耗主要来自于电感/变压器的损耗，开关管的损耗，二极管的损耗，这些损耗都和切换频率有关，而目前的开关电源，在输出功率很低时，都会将频率降低以节能，所以电源本身的功耗在带负载工作时和待机时是完全不同的。
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但是效率是随着负载消耗增加而升高的，这个很好理解，待机时效率为0， 而带负载时，电源本身功耗的增加跟不上负载消耗的增加。
5 ?$ B' k9 e. L! A ESR
5 |7 \# L# O* \% e$ d 电容ESR
7 |3 ]1 E {6 _; u4 g0 s1 e% [* |- x ■开关电源都需要在输出加一个电容，将切换电路投递过来的断续能量 平滑成稳定的线性输出，这个电容的重要性不言而喻。
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■一个非理想因素就是所有的电容都有等效串联电阻(ESR)，这个电阻会 导致一系列问题。
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电容稳压的原理就是当VO电压上升时，吸入电流，将能量存储于电容，当 VO电压下降时，吐出电流，释放能量。这个过程中，电流始终流过ESR。
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ESR导致的纹波
& N5 B, J* f& ?7 f$ r ■ESR是输出高频电压纹波的罪魁祸首，当电容储能和释能时，电流方 向相反，因此输出在VO=VC+VESR，和VO=VC+VESR之间切换，ESR越 大，纹波电压越大。
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电解电容ESR的危害
/ z9 B) Y* k$ o, D ■为了降低成本，通常输出电容会使用偏移的电解电容，但是电解电容 的ESR是较高的。
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ESR大小：电解电容 > 钽电容 > 陶瓷电容。
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■对于电解电容来说，高纹波电压倒在其次，要命的是ESR会导致电容 发热，电流越大，发热越厉害，发热越厉害，电解电容的电解液蒸发 得越快，随着电解液的蒸发，ESR加大，发热更高，陷入恶性循环。
# n. x) N9 d. [9 ` 电解电容本身就寿命不高，是电源系统中寿命最短的器件，由于ESR导致 的发热，会加快电解电容报废，所以开关电源随着时间的推移，纹波电压 会越来越大。
5 H, i+ o0 C) I2 b3 A2 @ 解决ESR的问题
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■解决方法是降低ESR阻值或降低流过ESR的电流，降低流过ESR的电流 比较麻烦，比较简单的方法是降低ESR阻值。
" Q7 `( V0 A4 C. W7 z/ ?/ |' j 可以采用低ESR的电解电容替代普通电容，或者用多个电容并联来替代单 个电容。
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多个电容并联的方法缺点是占用大量的空间，在小体积电源中应用受限， 所以有时会用陶瓷和电解电容并联的方法，甚至用一种多层陶瓷电容替代 多个陶瓷电容。
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动态
. L1 E5 H1 F% R# L+ m 动态响应
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■通常动态响应特指电源的输入，负载阶跃变化所导致的输出被扰动后 恢复正常的过程。
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?AC电源的输入为不间断交流，一般不关心输入的阶跃变化，动态响应通常 仅限于描述负载在一定范围内变化时的响应。
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■通常定义空载为0%，满载为100%，然后用负载在某2个百分比之间的 切换来定义负载变化。
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?常用的负载变化有0-100,10-90,20-80,25-75，取决于应用，对于充电器这类 需要热插拔的应用，最大的变化在0-100。
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动态响应的指标
- e+ g/ W) l8 w+ N5 e) D ■动态响应一般有2个指标，一个叫过冲幅度，另一个叫稳定时间。
2 u9 B: U8 e0 \5 |) }6 k 过冲幅度定义为输出偏离稳定值的幅度，有上冲和下冲。
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稳定时间是负载开始变化到输出达到能接受的范围内的实际。
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动态响应和阶跃响应
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■阶跃响应，指的是输入阶跃，输出跟着阶跃，也就是说输出要尽快的 变到目标值，而动态响应指的是负载阶跃，输出要尽快的稳定下来。 这两者在形式上不同，但本质是相同的。
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以恒压输出为例，当负载突变时，为了维持电压恒定，需要调整电流，电 流调整的过程，通过负载就会表现出电压的波动，所以，负载的动态响应， 其本质就是负载-输出电流这个传递函数的阶跃响应。
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■将Load视为输入，IOUT和VOUT视为输出。
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将Load视为输入后，REF就是固定值，整个系统的传递函数变为Load-IOUT 的传递函数。
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对于负载非阻性的应用，比如电池等，也将其模拟为电阻。
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■将一般性电源系统适用于动态响应的系统框图重画如下：
: B U+ I [! ]5 |( g& T9 L6 E 值得收藏！史上最全开关电源专业术语介绍！
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发表于 2019-9-29 10:30
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