2 e; M1 N! u$ C6 C3 B" \, F2 q
; n; y+ q- K- Y, B" I) J电源的环路设计，电源哪些部分影响电源的环路？好的环路有哪些指标决定？
; [3 Q; k0 g$ `: s# {, _4 k6 u
电源的环路设计一直是一个难点，为什么这么说，因为主要影响的因素太多，理论计算很难做到准确，仿真也是基于理想化模型，在这里只谈关于环路设计的一些影响因素，从定性的角度去理解环路以及怎么去做环路补偿。
6 m6 N2 u# T5 d* [+ b
环路是基于输入输出波动时，需要通过反馈，环路相应告知控制IC去调节，维持输出的稳定。电源环路一般都是串联负反馈，有的是电压串联负反馈（CC模式下），有的是电流串联负反馈（CV模式下）。
: g5 c5 a( V2 f0 i! K
那有哪些地方会影响环路呢？电路中的零点以及极点。零点一般会导致增益上升，引起90度相移（右半平面零点会引起-90度相移）。极点一般会导致增益下降，引起-90度相移，左半平面极点会引起系统震荡。所以我们需要借助零点极点补偿手段去合理调控我们的环路。对于低频部分，为了满足足够增益一般引入零点补偿，对于高频干扰一般引入极点补偿去抵消，减少高频干扰。
+ o r6 J- P7 B E2 P( m) h$ p( V5 E
环路稳定的原则是：1.在穿越频率处（即增益为零dB时的频率），系统的相位余量大于45度。
8 q: I0 b' p! H
1 a: r" l; o7 A9 S1 C7 y" k0 D2.在相位达到-180度时增益的余量大于-12dB.3.避免过快的进入穿越频率，在进入穿越频率附近的曲线斜率为-1.
" p4 }" m7 d% K3 G针对一般反激电路：1.产生零点的有输出滤波电容 ：可以使环路增益上升。(一般在中频4K左右，对增益有好处，无需补偿）
/ h( G k, b1 X6 K$ p
2.若工作在CCM模式下还会产生右半平面零点。在高频段，可采用极点补偿。这个一般很难补偿，尽量避免，让穿越频率小于右半平面零点频率（15K左右，随负载变化会变化），选取3.负载会产生低频极点。采用低频零点去补偿。4.LC滤波器会产生低频极点，需要采用零点补偿。在心中要清楚哪些零极点是利是弊，针对性补偿。
. y" i& N3 H) y4 e3 @6 |2 n Z0 W
# @8 ^8 u- U! k C" s补偿的电路，针对电源环路来说比较简单，一般采用对运放采用2型补偿，也有的会采用3型补偿很少用。
! n8 r* L" D8 ] ?
; _ Z) _$ O' N4 i* V- L6 L2 e& B对各种拓扑的软开关形式有哪些？软开关是如何实现的？
& X8 h7 R6 ]4 A* n3 J4 k
+ ?: f6 R7 W( A5 s9 ^* R+ I软开关目前使用很频繁，一来可以提升次效率，二来可以利于EMC。很多拓扑都开始利用软开关了，就连反激如果为了做高效率也引入了准谐振来实现软开关，这个在前面问题已讲过。LLC的软开关在前面问题也提过实现条件，具体实现过程没有细讲。这里就分享下我对软开关的理解。
) c, {: a6 x) Y8 T0 | P: m
' h5 \0 Y6 |& q* P* F$ M实现条件及过程：利用软开关需要二个元素，一个是C一个是L来实现谐振（当然也可以多谐振形式），谐振会产生正弦波，正弦波就能实现过零。如果是串联谐振属于电压谐振，并联谐振属于电流谐振。
6 X* F! }) Z; N$ M$ v
其次软开关和硬开关的差异是：硬开关过程中电压电流有重叠，软开关要么电流为零（ZCS）要么电压为零（ZVS）。MOS管的软开关可以利用结电容或者并电容，然后串电感实现串联ZVS，例如准谐振反激，有源箝位吸收电路，移向全桥的软开关。也有LC并联ZCS，不过用的很少，因为MOS管ZVS的损耗小于ZCS。LLC属于串并联式，不过我们利用的是ZVS区。（在死区的时候谐振电流过零，上管软开通前，先给下管结电容充电,上管实现软开通）
) j, f& a& u* B4 e& ^+ m) n0 G1 i& [8 K
什么样的变压器才算是最完美适用的？变压器决定了什么，影响了什么?
3 X5 B- a- R! J
设计变压器是各种拓扑的核心点之一，变压器设计的好坏，影响电源的方方面面，有的无法工作，有的效率不高，有的EMC难做，有的温升高，有的极限情况会饱和，有的安规过不了，需要综合各方面的因素来设计变压器。
+ I* S! o" U; S9 ]
- P# j b& Z; f3 X+ D设计变压器从哪里入手呢？一般来说根据功率来选择磁芯大小，有经验的可参考自己设计过的，没经验的只能按照AP算法去算，当然还要留有一定的余量，最后实验去检验设计的好坏。
+ Z9 F$ y) i2 M) A' y
; w. v. j1 _' C一般小功率反激推荐的用的比较多EE型，EF型，EI型，ER型，中大功率PQ的用的比较多，这里面也有每个人的习惯以及不同公司的平台差异，功率很大的，没有适合的磁芯，可以二个变压器原边串副边并的方式来做。
7 q1 z& E0 J5 V9 o- D) J. f, E" U$ R* \" E2 x; r0 A$ n
不同拓扑对变压器的要求也不一样，比如反激，需要考虑的是需要工作在什么模式下，感量如何调节适中。尤其是多路输出一定要注意负载调整率满足需求，耦合的效果要好，比如采用并绕，均匀绕制，以及副边匝数尽可能增多。MOS管耐压决定匝比，怎么选取合适的占空比，选取多大的Bmax(一般小于0.35，当然0.3更好，即时短路也不会饱和太严重）有的还需要增加屏蔽来整改EMC，原副边屏蔽一般加2层，外屏蔽1层就好。
4 T! ?3 a/ k! V7 v% G8 d7 j
大功率变压器一般更多的是关注损耗，需要铜损和磁损达到平衡，还要考虑到风冷自然冷，电流密度多大合适，功率稍大（大于150W）的一般电流密度相对取小些（3.5-4.5），功率小的（5.0-7.0）。
7 d9 K4 Z& `# y( o& @. h还要清楚电源过的什么安规，挡墙是不是足够，层间胶带是否设置合理也是不可以忽视的，一旦要做认证去改变压器也是影响进度的。
; K4 f8 }- U# o N9 a z) x4 p) [+ u' z' }7 e( Q' S
- C/ D$ `9 }3 ]3 s7 p. H6 |
) Y6 r- J) J8 W2 l: {电源的设计工具主要用在以下几个方面：1.选择磁芯及设计变压器 2.环路仿真设计 3.主功率拓扑仿真4.模拟电路仿真 5.热仿真（针对大功率）6.计算工具（计算书） 等等。
+ n% g! [7 q: u- p8 r: @! R2 e对于新人来说，我给的建议少用工具，多计算，自己把握设计的过程，因为工具是人做的，不同人的设计习惯差异，不能用一个固定的设计模式来设计不同的电源。
/ r# f+ E. O, R, T" x有些仿真可以与设计相结合：比如环路设计好后是很难直接满足设计需求的，仿真可以在试验前很好验证，但仿真也不是完全和试验一样，至少不会差太远。
9 l$ c2 Z4 S$ i3 a1 m2 s. X# l2 K; d4 W
熟练运用Mathcad和Saber也是必要的，只是很多我们需要弄清原理的层面，把工具只需要当做计算器来使用，更快速方便更高效来满足我们设计就好，想纯依赖工具来设计电源，无疑是走入极大误区。
4 K; e0 _$ ^% b
, E) V2 Q3 F) M# D0 d6 w. X3 u- ?7 V s& O9 V6 t
8 C6 E i5 L" Z& l o0 @ J
评判一块电源板LAYOUT好坏有哪些地方能一阵见血发现？
M& z& k s4 S: r+ h2 k" T' y0 E4 A; `9 Z; x. T
什么样的PCB是一块好的PCB，至少要满足以下一个方面：1.电性能方面干扰小，关键信号线及底线走的合理，各方面性能稳定（前提是电路无缺陷）。2.利于EMC，辐射低，环路走的合理。3.满足安规，安规距离满足要求。4.满足工艺，量产可生产性，以及减小生产成本。5.美观，布局规则有序（器件不东倒西歪），走线漂亮美观，不七弯八绕的。
- u1 R- l+ a5 j
' }% J4 m/ a2 b& Z8 Y# F
9 _) n: L* m* W: \3 [" W. N9 Z3 n8 p$ X
1.布局前，了解清楚电源的规格书，电源的规格，有无特殊要求，以及要过的安规标准。
, q; X4 l; d, L, R0 r2 s* f+ x
. h; C# q w N( P结构输入条件是不是准确，以及风道的确认，输入输出端口的确认，以及主功率流向。
* o4 c$ z; U2 N3 I& ?0 K/ X5 ~7 Y$ y! q; t& ^ U. n0 Q
工艺路线选取，根据器件的密度，以及有无特殊器件，选择相对应工艺路线。
@# \1 r& }6 _# K) ^. a* |
# K* Z, y+ L: U6 D8 ?0 ?5 J. g# V2.布局中，注意合理的布局，保证四大环路尽可能小，提前预判后续走线是否好走。变压器的摆放基本决定了整体的布局，一定要慎重，放到最佳位置。EMI部分的布局流向清晰，与其它主功率部分有清晰的隔离带。减少受到主功率开关器件的干扰。各吸收回路的面积尽可能小，散热器的长度以及位置要合理，不挡风道。
0 ?+ `' [2 W5 t! R) b3 e* O; I3.走线部分，输入EMI电路的走线是否满足安规，原副边距离，输入输出对大地的距离都要满足安规。走线的粗细是否满足足够的电流大小，关键信号（例如驱动信号，采样信号，地线是否合理），驱动信号不要干扰敏感信号（高频信号）；采样信号是否采样准确，是否会受到干扰；地线是否拉得合理（有时需要单点接地，有时需要多点接地跟实际需要有关），主功率地和信号地严格区分开，原边芯片地从采样电阻取，不要从大电解取（尤其是采样电阻和大电解地距离远时），VCC的地前级地回大电解，二级电容地接芯片，反馈信号也单点接IC，地单点接IC。散热器的地必须接主功率地，不能接信号地等等很多的细节要求。
" K* O; I+ S: l( D! m- h7 Y V8 F- \: I u! u0 G- r
电源的元器件你懂多少？MOS管结电容多大，对哪些有影响？RDS跟温度是什么关系？肖特基反向恢复电流影响什么？电容的ESR会带来哪些影响？
* @# \5 \! }9 |
电源中的设计的器件类型很多，主要有半导体器件如：MOS管，三极管，IC，运放，二极管，光耦等；磁性器件：电感，变压器，磁珠等；电容：Y电容，X电容，瓷片电容，电解电容，贴片电容等；每种器件都有其规格，极限参数。
- Q: p: m6 d* F! @/ Y! [9 ^2 i+ f3 q4 `
8 U+ ]9 a7 o4 ]4 K! A常 规的参数在我们选型很容易把握，例如选取MOS管，耐压参数肯定会考虑，额定电流也会考虑，导通电阻我们会考虑，但还有一些寄生参数以及一些随温度变化特 性的参数却很少去注意，或者只有在发现问题的时候才会去找。导通电阻Rds(on)随温度升高其阻值是变大的，设计MOS管损耗时要考虑到其工作的环境温 度。结电容影响到我们的开通损耗，也会影响到EMC。
3 C3 f* P# f% T" ]$ {! P1 g, k* z( e% t4 O6 n
肖特基二极管耐压，额定电流一般很好注意，有些参数例如导通压降在温度升高时会减小，反向恢复时间短，不过漏电流大（尤其是考虑到高温时漏电流影响就更大了），寄生电感会引起关断尖峰很高。
) V/ e+ v; u" Q( I* P电容一个重要参数ESR，在计算纹波时通常会考虑，ESR一般与C的关联是很大的，不过不同厂家的品质因素影响也是很巨大，一定要具体分清楚。
' D4 V u! [8 X- n$ ~+ U& D7 ~% G" P* l- |$ O
一般估算公司可参考：ESR=10/（C的0.73次方），电容在高温时寿命会缩短，低温时容量会减小，漏电流也会增加等等；
* ~/ }3 T6 R4 o) ?% J
当然器件在特殊情形表现出来的特性差异是值得我们思考的问题，请大家多多思量，对于我们解决特殊情况下的问题非常有帮助。
% l$ O5 |4 r+ V8 E; e d
1 j0 I/ z# q+ Z; @7 p! z
你对磁性材料了解多少，磁环和磁芯有哪些差异？低磁环和高磁环用在什么情况？
. K. |0 l# R& P. y- r) h* O3 O# N9 u9 o+ ^3 T
磁 性器件对开关电源的重要性不言而喻，可以说是电源的心脏部位。磁性材料的种类也繁多，常用来做变压器的一般是铁氧体材料，主要是价格便宜，开关频率最大 能做到1000K，够一般情况下使用了。铁氧体磁芯既可以做主变压器也可以做电感，如PFC电感（一般铁硅铝材质居多，性价比高），储能电感也可以。当然 在要求高的情况下，尤其是大功率一般用磁环，主要是感量可以做大，不易饱和，相对铁氧体磁芯来说，不过缺点是价格贵，尤其是大电流，绕制工艺较困难。磁环 也分高U值和低U值，主要也是磁环的材料不同照成，高U环磁环外观是绿色，一般EMI电路的共模电感选用，感量会相对较大滤低频，颜色偏灰的是低U环，感 量很低，滤高频。一般为了EMC都是搭配使用效果一般都比较好！
; c- d8 @- q4 }7 e- C8 n" {9 P+ D6 C
# Y' q- Z1 R1 X, D* ^ T0 z! [
# ^0 ?. U3 [7 t( m. a
电源损耗是怎么分布的？MOS管损耗？变压器损耗？变压器除了直流损耗，还有交流损耗怎么算的？
3 c F) `* C; G电源损耗一般集中在以下一些方面：1.MOS管的开通损耗及导通损耗。2.变压器的铜损和铁损；3.副边整流管的损耗；4.桥式整流的损耗。5.采样电阻损耗；6.吸收电路的损耗；7.其它损耗：PFC电感损耗，LLC的谐振电感损耗，同步整流的MOS管损耗。等等。。。
/ D$ o4 p! {. u4 M$ x6 Q2 j9 ?$ B% H
针对这些损耗，适当的减小可以提升效率。1.针对MOS管可选用开关速度快的，导通电阻低的，电路上课采用软开关。2.针对变压器：选择合适大小的磁芯，磁 芯太小损耗会大，很难做到铜损和铁损平衡。尤其是铜损不仅有直流损耗还有交流损耗，交流损耗一般比直流损耗还大2倍，因为铜线在高频下的交流阻抗比直流阻 抗大的多，计算时一定要充分估算进去。
) R w* }! g, b9 P6 u9 E3 i
: d4 U+ \2 Y, ]+ C5 U# w% {
/1 
发表于 2020-2-10 14:11
收藏
淘帖
支持！
反对！