以下是开关电源领域 20个经典问答 的总结，涵盖原理、设计、故障排查等核心知识点，适用于工程师面试或技术学习：

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1. 什么是开关电源？与线性电源的区别？

答：开关电源通过高频开关管（MOSFET等）控制能量传递，利用电感/变压器储能，实现高效电压转换；线性电源通过调整管线性区压降稳压，效率低（通常40-60%），发热大。开关电源效率可达90%以上，但噪声较大。

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2. 开关电源的核心拓扑有哪些？

答：

• Buck：降压（Vout < Vin）
• Boost：升压（Vout > Vin）
• Buck-Boost：升降压（极性反转）
• Flyback（反激）：隔离型，常用<150W
• Forward（正激）：隔离型，功率更高
• LLC谐振：高效，常用于>200W电源

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3. PWM控制与PFM控制区别？

答：

• PWM：固定频率，调节占空比，噪声固定，效率随负载变化
• PFM：固定占空比，调节频率，轻载效率高，噪声频谱分散

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4. 反激式电源中RCD钳位电路的作用？

答：吸收开关管关断时变压器漏感产生的尖峰电压（(V=L \frac{di}{dt})），防止MOSFET击穿。RCD电阻取值需平衡损耗与钳位电压。

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5. 如何选择开关频率？

答：

• 高频率（100kHz-1MHz）：减小电感/变压器体积，但开关损耗增加，EMI问题更突出
• 低频率（20-100kHz）：损耗低，磁芯尺寸大。现代电源常用65-500kHz平衡效率与体积

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6. 同步整流 vs 二极管整流

答：同步整流用MOSFET替代二极管，导通压降低（如0.1V vs 0.7V），减少导通损耗，提升效率（尤其低压大电流应用），但需驱动电路避免直通。

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7. 电感选型关键参数？

答：

• 电感量（L）：决定纹波电流（( \Delta I_L = \frac{V \cdot \Delta t}{L} )）
• 饱和电流（(I_{sat})）：需>峰值电流
• 直流电阻（DCR）：影响效率
• 磁芯材质（铁氧体/铁硅铝等）：高频损耗特性

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8. 输出电容如何选型？

答：主要考虑：

• 容量：满足负载瞬态响应需求
• ESR：影响输出纹波电压（( V_{ripple} = \Delta I \cdot ESR )）
• 纹波电流耐受：高频充放电导致发热，需计算热损

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9. 开关电源损耗来源？

答：

1. 导通损耗：MOSFET (I^2 R_{ds(on)})、二极管压降损耗
2. 开关损耗：开关瞬间电压/电流重叠损耗
3. 驱动损耗：MOSFET栅极充放电损耗
4. 磁芯损耗：磁滞损耗+涡流损耗
5. 电容ESR损耗

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10. 如何优化EMI问题？

答：

• 优化PCB布局：减小高频环路面积，单点接地
• 添加EMI滤波器：共模/差模电感+Y电容
• 使用屏蔽电感/变压器
• 减小开关斜率（如加栅极电阻，但增加损耗）
• 频率抖动技术（Spread Spectrum）

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11. 软开关技术是什么？

答：通过谐振使开关管在零电压（ZVS）或零电流（ZCS）下开关，大幅降低损耗。常见于LLC、移相全桥等拓扑，适用于高效大功率场景。

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12. 为何需要反馈补偿？补偿设计原则？

答：稳定输出电压。通常采用Type II或Type III误差放大器补偿网络，在增益穿越频率处提供足够相位裕量（>45°），避免振荡。需结合波特图分析调整零极点位置。

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13. 启动电流（Inrush Current）如何抑制？

答：

• 串联NTC热敏电阻：常温阻值限流，工作后阻值下降
• 使用继电器旁路NTC
• 有源限流电路（MOSFET+控制IC）

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14. 过温保护（OTP）如何实现？

答：通过热敏电阻或IC内置温度传感器监测关键点（MOSFET/变压器），触发后关闭PWM信号或进入打嗝模式（hiccup mode）。

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15. 什么是“打嗝模式”？

答：故障保护后间歇尝试重启，避免持续过载导致损坏。例如过流保护时，开关管关闭一段时间→短暂尝试开启→若故障仍存在则重复此过程。

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16. 输出过压保护（OVP）方案？

答：

• 监控输出电压，触发后关闭PWM（如用稳压管+可控硅）
• IC集成OVP功能（如通过FB引脚检测）

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17. 磁性元件设计核心公式？

答：变压器设计依赖法拉第定律：
[ V = N \frac{d\phi}{dt} = N A_e \frac{dB}{dt} ]
其中 ( A_e )：磁芯截面积，( B )：磁通密度，需避免饱和（如铁氧体饱和磁通密度约0.3T）。

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18. 如何测量开关电源效率？

答：
[ \text{效率} \eta = \frac{P{out}}{P{in}} \times 100\% ]
需用高精度功率计同时测量输入/输出功率（不能用输出电压×电流粗略计算）。

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19. 散热设计要点？

答：

• 热仿真：确定热点位置
• 散热器选型：根据热阻（θja）和损耗计算温升（( \Delta T = P{diss} \cdot \theta_{ja} )）
• 导热材料：硅脂/导热垫减小界面热阻
• 强制风冷提升热限

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20. 电源启动失败常见原因？

答：

• VCC供电不足（启动电阻损坏、VCC电容漏电）
• 反馈环路故障（光耦开路、TL431损坏）
• 过载/短路保护触发
• 开关管击穿
• 控制IC供电电压不稳（如欠压锁定UVLO）

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? 进阶提示：深入理解开关电源需结合实践（如用示波器观测开关波形、温升测试）、学习经典书籍（《开关电源设计》Abraham I. Pressman）、使用仿真工具（PSpice、SIMPLIS）。

希望这些经典问答助您夯实基础！实际设计中还需结合标准（如IEC62368）与行业规范（80 PLUS效率认证）综合考虑。