如何进行电源设计

如果您不知道如何及从何处着手，开关模式电源设计可能听起来很神秘，因为有各种各样的拓扑和控制器类型可供选择。在本博客系列中，我将介绍如何为您的应用选择最适合的电源拓扑，并告知需了解的信息。专为应用打造的规格通常可作为最佳切入点。此规格应至少包括有关输入电压范围、输出电压和最大负载电流的信息。然而，若您也可以回答以下一些问题，则选择最合适的拓扑和/或系统解决方案将变得更容易：

您的应用是否需要在输入和输出之间使用隔离栅？如果是，您需要达到什么绝缘水平？您想通过初级侧还是次级侧调压来实现输出电压调节？

您的电源是用于直流-直流转换还是交流-直流转换？有关输入的其他有用信息可包括最大浪涌电流、最大输入电流和最大容许反射纹波。

您的应用的输出功率范围是多少？在许多情况下，此信息有助于减少可用拓扑和控制器的数量。您的规格还应对电源输出电压容差、最大容许输出电压纹波、平均输出电流和峰值输出电流的要求。此外，规格中还应包括对负载调节、瞬态响应和线路调节（例如，线路调节对汽车起动来说非常重要）等动态特性的额外要求，因为您可能需要相应地调整功率级以实现目标。

您所需的开关频率是多少？您是否需要采用频率抖动功能来降低峰值发射？您的系统中是否有多个电源？若如此，电源是否需要同步？在汽车应用中，常用做法是选择低于450kHz或高于2.1MHz的开关频率，以避免干扰AM频段。而在大功率应用中，您可能需要选择低开关频率以获得最佳效率。

环境温度和工作温度范围是多少？设计用于何种行业？是否需要汽车或军用级部件？

对您的电源来说，需主要优先考虑的是什么？一般来说，进行电源设计时，您必须在性能、形状系数和成本之间进行权衡。必须了解其中哪个因素具有最高优先级，因为它将直接影响您的设计质量。

电源是否需要满足效率、电磁干扰（EMI）、功率因数校正（PFC）方面的某些标准或美国保险商实验室（UL）的认证？是否需要轻负载效率或特定的备用电源电平？

当然，并不总是需要所有这些信息。然而，电源规格信息越详细，选择最适合的拓扑和性能最佳的组件也就越容易。

最常见的开关模式电源拓扑结构包括：

降压。

升压。

反向降压升压。

单端初级电感转换器（SEPIC）。

Ćuk。

Zeta。

反激。

双开关反激。

有源钳位正激。

单开关正激。

双开关正激。

推拉。

Weinberg。

半桥。

全桥。

移相全桥。

这些拓扑均得到TI Power Stage Designer 3.0工具（功率计设计器3.0）的支持。

表1总结了电源规格最常见的参数。

 

输入	DC/DC或AC/DC 电压纹波 浪涌电流
输出	电压公差 电压纹波 平均电流 峰值电流 瞬态响应 负载调节 线路调节
隔离	无 功能 强化 双向 安全类别
优先级	性能 形状系数 成本
开关频率	范围 同步 抖动
标准	EMI PFC UL 效率 轻负载效率 备用电源

 

 

表1：有用的规格参数总结

审核编辑：郭婷