開關電源選型需注意哪些因素

開關電源選型對于工程師來說是每一次設計電源都需要完成的一項步驟，它表面上是一個單項選擇題，但其實在最終選定之前，工程師需要考慮很多因素，當然我們第一時間想到的會是成本問題。今天本文中想說明的是在開關電源選型的過程中我們除了成本以外，要想選擇最適合的電源模塊需要注意的一些內在因素。

針對開關電源模塊選型，我們需要注意且考慮很多規則。例如保險絲的標稱值1A，它是指25度時候的指標，但如果設備工作在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。同理電感的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，很難做到阻抗來滿足這個要求，因此25dB的插損就會大打折扣。磁珠、電容、二極管、電阻……都具有類似規則。下面我們來說說開關電源模塊選型除了成本以外的規則。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。

這里我們來說明幾種典型拓撲結構的使用規則。首先是反激電源，其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。

下面我們來說一下電源市場上其他比較主要的開關電源的拓撲結構。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。

除了拓撲結構選型時候需要考慮其優缺點，我們還需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。因此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。

除了以上非常重要的選型因素以外，我們還需要考慮到開關電源模塊選型時候的開關頻率、波紋、安規要求等。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。所以我們可以了解到開關電源模塊選擇，不是只有成本這唯一的指標值得被關注。

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