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作者：武曄卿 電源市場風起云涌，競爭日趨激烈，對于電子工程師，電源似乎已成一個隨處抓一模塊都可以滿足要求的時代。今天就說說電源模塊那些事兒。 電源模塊選型沒那么簡單，它需要考慮很多問題。就好像：娛樂圈有陪睡潛規則、官場有送禮的潛規則、學術圈有師承人脈的潛規則、商界有關鍵崗位要用自己人的潛規則（如財務、門衛）一樣… 電子領域也有自己的潛規則，比如保險絲的標稱值1A，它是指@25度時候的指標，但如果您的設備工作在50度的話，保險絲的標稱值可就比1A變低，此溫度下的設計余量就要選大一點了。 電感的1mH也不是什么時候都是1mH，它是@1kHz的時候，如果您把它用在1MHz的時候，加工商送來的1mH電感的值可就不是1mH，因為1M時電感線圈里的分布電容開始起不小的影響，會抵消掉一部分電感的作用。 濾波器的插損IL=25dB，是@**MHz @Rs/RL=50歐姆（源阻抗和負載阻抗）的時候，而實際上，我們的濾波器使用場合，很難做到阻抗滿足這個要求，因此25dB的插損就會大打折扣。 磁珠、電容、二極管、電阻….都具有類似的潛規則，只是我們不太注意而已。今天我們說的就是電源模塊的潛規則。 電源模塊的拓撲結構有多種，反激、正激、推挽、半橋、全橋多種，每種因為其原理的不同，也表現為在某些特性指標方面的優越性。 反激電源在開關的一個周期中，充電的時段沒有放電，就是因為這個特性，其時間響應特性、紋波特性就很難做到很好，雖然可以通過大的儲能電容協助解決一點，但原理性缺陷終歸是硬傷，智力不足是可以通過勤勞來彌補，但補來補去遇到臨界難題的時候終歸跨不過某個坎兒。漏感也大等等問題，但其優點是電路簡單，成本低，體積小，不必加磁復位繞組，而且輸入電壓范圍比較寬。也正因為此，才有了其占總電源市場7成以上的份額。 正激電源輸出電壓瞬態控制特性較好，負載能力較強，但其缺點也同樣顯著，多用一個大儲能濾波電感和一個續流二極管、體積大、變壓器初級線圈反電動勢電壓高，對開關管的要求較高（容易擊穿損壞）。 推挽式電源電流瞬態響應速度很高，電壓輸出特性很好，在所有拓撲結構中，是利用率最高的一種開關電源，無漏磁，驅動電路簡單。但其缺點是兩個開關器件需要很高的耐壓值；要有兩組初級線圈，對于小功率輸出的推挽式開關電源是個缺點。若兩個正激式變換器不完全對稱或平衡，經過幾個周期累積的偏磁，會使磁芯進入飽和，導致高頻變壓器勵磁電流過大，甚至損壞開關管。 橋式開關電源輸出功率很大，工作效率很高，開關管的耐壓值要求比較低，變壓器初級線圈只需要一個繞組。缺點是效率低，會出現半導通區，損耗大。 以上各種問題都是因為其拓撲結構的先天優勢和先天缺陷造成的，雖然我們可以將電源模塊當成黑匣子，但這也是我們在選擇電源時要關注的一個點。因為能完成同樣功能的設計方案，一個很輕松地完成，一個要費很大的勁才能完成，您說哪個的余量足呢？ 另一個是要根據負載的波動情況來確定，有的負載較穩定，有的負載就波動較大，甚至于有的還會有空載、或滿載、或瞬間負載變大、或瞬間負載跌落的情況發生，若有這種問題，最好與電源模塊廠家說明，確認其設計上已有必要的應對防護性設計措施，不是所有的電源都可以達到這個目標的。 負載的類型也是一個影響因素。一般的模塊，其輸出是按照默認為阻性負載而設計的，如果負載是感性或容性負載，都需要與模塊廠家單獨說明，以便廠家出廠時的電源模塊內部器件或參數稍作調整。 電源模塊的開關頻率也是需要關注的，他決定了外接電源濾波器濾波參數（截止頻率、階次）的選擇。 紋波與拓撲結構、電容電感的參數、負載的情況都相關，一個5v電源，紋波做到50mv，單電源的誤差就是1%了，對精度要求高的電路，電源的誤差、放大電路的誤差、信號電纜的誤差、AD的舍入誤差，多個誤差累積合并之后，總誤差可就大了。 電源模塊里有無濾波設計、電源模塊所在的設備里有無安規要求（漏電流、絕緣耐壓、濕度要求）、溫升特性、轉換效率、輸入電壓的波動范圍、負載調整率等等，要求的地方還是不少的。 突發感慨，一氣呵成成文，只為一句話：電子產品的電源模塊選擇，不是只有成本這唯一的指標值得被關注。 |
