解读开关电源满足节能标准的挑战的“利剑”

Q：负载调整和交叉调整是怎么出现的？

A：负载调整是由于负载变化（电流变化）而出现的输出电压波动；交叉调整指的是在电源拥有多路输出时，随着各路负载发生变化时各路输出电压发生的波动。

Q：如何保证负载从零到满载条件下均保持较高的效率？

A：权衡一下设计和制造成本，使用软开关和同步整流。少用或不用反激式电路。

Q：单段pFC的优缺点及适用范围?

A：单段pFC的优点集中体现在效率和成本上，因为将传统的pFC+pWM两段集中为单段，所以省去了一个环节，这样一来就防止了一个耗电环节，因此效率上可以改善。另外单段pFC至少可以节省一个控制器、一个磁性元件（电感）、一个开关器件（高压MOSFET），因此可以有效降低成本达20%以上。由于将两段合二为一，因此pF值不如传统有源pFC实现的高，动态响应速度、纹波等方面性能也不如两段式优异。单段pFC比较适合应用的领域如照明、适配器等。

Q：开关电源控制器中，芯片对功率管的驱动时间如何选择？芯片对功率管进行驱动时，导通过快或过慢应该是都不好吧？这个时间如何把握呢？通常数值为多少？是否能够供应较通用的计算公式？

A：功率场效应管栅极上串联的几十欧的小电阻，用途是消除场效应管关断时，由变压器漏感和场效应管漏-栅极之间的电容出现的寄生振荡，而不是用作调节什么开关的“软硬”。至于开关管通断瞬间出现脉冲峰尖引起的EMI，在硬开关电路中通常用箝位电路和RC吸收回路减弱或消除掉；而在软开关中，是加入适当的电感或电容及辅助开关电路，使电路在开关通断瞬间，在开关两端出现谐振，消除峰尖的同时顺便也将开关的损耗降到最低。此外EMC/EMI和开关的频率，电路的拓扑（结构），pCB的布线等还有密切的关系，而不仅仅是开关管通断瞬间的问题。

驱动过快会引起EMI问题,而过慢又会新增损耗降低效率；很难确定出驱动时间的一个通用数值,因为驱动时间和电路拓扑结构以及MOSFET的参数有极大关系。

Q：安森美的CS51414E的问题：我最近在用安森美的CS51414，输入电压22V，输入侧电容为220u铝电解+4.7u的陶瓷电容;Vsw侧是22u/3A的电感，IN5819的肖特基，100u的胆电容组成的续流回路；反馈电阻按照DATASHEET；现在输出5V的电压，有很大的纹波(1Vp-p，表现为尖刺脉冲)；输出800mA时，发热很严重。测量3脚Vsw波形，发现输出不是520K的脉冲，而是会丢失很多的脉冲!会不会是电感的问题?

A：1.你测的1Vp-p应该是纹波+噪声电压，纹波电压决定于开关频率，电感量和输出电容量，噪声电压和探头的接法与layout有很大关系，应把示波器的带宽设置在20MHz。

2.800mA时应该比较热。因为输入电压较高所致。可加大散热铜箔面积，并把IC用导热硅胶粘贴在下面的铜箔上。或用CS51412代替CS51414，并把电感量加大一倍。

3.丢失脉冲应该是layout不好所致。把IC的接地端从输出电容的负端引出，并在IC的电压输入端到地端接一0.1u的陶瓷电容试试看。

Q：用3844设计的开关电源保护：反激式开关电源，输出5V/1A、15V/500MA、24V/200MA。用5V进行的反馈。假如将15V或者24V短路时.5V的输出整流二极管会被烧毁。请教是那里的问题？还有变压器内部的电流如何变化?

A：可能是5V整流管的反向耐压偏低所造成，假如短路后进入了打嗝模式，变压器的初次级电流都较小，假如没进入保护，将维持在恒功率输出模式，就是24V或12V输出电压低而输出电流很大，乘积是恒定功率。

Q：在实际应用中如何选择Buck产品?

有关非隔离型DC-DCBuckConverter,有以下两个问题：

一、在以下两种条件下，应选择哪种拓朴结构的Buck(同步还是非同步)；

1、输入电压12V/15V,输出电压5V,最大负载电流3A；

2、输入电压为5V,输出电压为3.3V/2.5V/1.8V,最大负载电流3A；

二、同步和非同步的Buck在实际应用中应注意什么问题,如拓朴结构如输入,输出电压以及负载电流,工作频率等的关系。

以下是两种拓朴结构的图片：

图1

图2

A：一、上述两种应用无论选择同步还是非同步都是可以接受的方式。关键在于终端客户对电源的不同要求，如成本、效率等方面的考量。在一般实际应用中，这两种应用以非同步较为常见。

二、非同步的优势在于成本较低，但由于续流是由二极管完成，因此开关频率较低、效率不高。通常的开关频率在两、三百千赫以下；在输入输出压差较小且电流不是很大时该是拓扑结构比较适合；

同步整流效率较高，开关频率可高达兆级，体积小，但成本较非同步整流处于劣势。电流较大时最好采用同步整流，但可考虑开关MOSFET外置以减小芯片散热压力。

Q：适配器、液晶电视、ATX电源设计要点？

A：由于以上应用特性各有不同,所以在电源设计方面也有独特之处：

1、由于体积小且散热条件差，适配器对满载效率要求很高，且多为单路输出；另外,由于没有辅助电源，因此电路控制器本身要求有很好的待机性能；由于功率范围的原因，在小功率大多数适配器会选择反激结构，而中大功率出于效率考虑多用LLC拓扑架构；

2、液晶电视电源功率一般在几十瓦到最大三四百瓦范围，多路输出，尺寸方面特别是高度方面有严格的限制，使其电源设计如拓扑、变压器等方面要格外注意。液晶电视电源的电路拓扑较多，正激、反激、LLC等均有应用。一般较大尺寸的液晶电视均有专用的待机电源，因此主电路控制器的待机特性不如适配器这般苛刻；

3、高效ATX电源对轻载、半载、满载的效率均有明确的要求，因此在设计时要引起对这方面的重视。同液晶电视相同，ATX电源也是多路输出且有专用的待机电源，同时，待机电源的高效低能耗也是衡量ATX电源性能的一个重要指标。目前应用于高效ATX电源以有源钳位和LLC居多。

Q：开关电源的一些术语：斜坡补偿，斜坡补偿，不持续模式，逐周期限流，突发模式，电流模式，电流内环，电压外环。

A：

斜坡补偿-在电流模式中当占空比大于50%时,为抑制次谐波振荡,将部分锯齿波电压加到控制信号上的补偿方式；

斜坡补偿-电感电流在每个开关周期的任何时候都不会到零的工作模式；

不持续模式-电感电流在每个开关周期前/末都会到零的工作模式；

逐周期限流-每个开关周期都会检测过流信号；

突发模式-应该是Burst模式，指一种待机方式；

电流模式-电流信号参与环路控制的模式；

电流内环-电流控制环路；

电压外环-电压控制环路。