1.2电气性能指标

接下来要和大家讨论的是我们这个在开关电源

拓扑里面选择的时候所需要注意的一些事项

首先我们来看它在一个电气特性上的一些要求

那么对于输入这块，我们可以分成两类

输入的一个电压的一个要求

还有输入的一个电流的要求

那么更加细化的话，对于输入电压的要求

我们有三个小点，第一个是输入电压的类型

它是一个 AC 电压还是一个 DC 电压

那么第二点呢就是输入电压的一个范围

也就是我们输入电压

它的最小电压和最大电压是多少

那么知道了我们这个输入的范围之后呢

我们可以根据我们它跟它的输出电压之间的

一个关系来得到一个占空比

所有可能的一个变化的空间

那么最后一个对于输入电压的要求

就是它的一个输入端的一个纹波的一个峰峰值

那么整个系统它有可能会要求

它会在我们输入电压的一个峰峰值的话

会小于多少个毫伏

那么对于输入电流的要求呢有两个值

一个是一个瞬时值

也就是说输入的瞬时的一个冲击电流

这种一般情况下会出现在我们整个系统的

最开始的启动的阶段

那么第二个呢就是一个最大的一个输入电流

这种一般是对于我们整个的

一个系统在正常工作的时候

比如说最大输出功率最小的输入电压的情况下

那么这个有可能存在的

一个最大的一个输入电流

那么第二个方面，如果是输入输出之间

它们会有一个隔离带的一个要求

那么它也有很多个小点，那么第一个点就是说

这个输入输出之间

它们之间一个隔离等级的要求

它是一个加强绝缘等级

还是一个双重绝缘等级

这个都是由系统来要求的

那么它们之间的绝缘等级

它们的隔离的电压会要求 AC 电压

DC 电压最大会是多少伏

那么第三个呢就是说，输入输出之间呢

它们有可能存在着一个漏电流

或者是一个接触电流

它们所允许的最大的电流会是多大

一般都是几个毫安的

那么对于这个绝缘的输入输出之间的

一个隔离的一个电阻

它这个会是最少要多少个兆欧姆

那么以及我们在做一个啊

如果是 AC-DC 或者是 DC-DC 的话

它们因为有不同的一个电压绝缘等级的要求

那么它们之间在原副边之间

它的一个爬电距离

以及那个器件的一个避让的一个距离会有多大

最后呢就是一些安规的一些标准

比如说 IEC60950

它们有一些其它的对我们整个电源系统

里面的一些安全标准的要求

都需要严格地满足我们的一些安全隔离的标准

那么这一块的话如果是对于输出的话

我们也需要类似于输入了

都是需要有一个同样的考虑

包括第一个首先要考虑一个输出电压

比如输出电压它是一个可变的范围吗

比如还是一个固定的值

那么输出电压它的一个稳定的时候

它的一个允许的一个误差量

因为我们所知道输出电压的话

它即使我们设定一个值是一个固定的值

但是呢因为我们有各种参数的一个杂散量

那么输出电压一定会在一定的范围之内出现波动

那么这个允许的波动的范围会是多大

第三个就是一个输出电压的

一个纹波的一个峰峰值

这个就反映在那个输出电压端的

一个 AC 的一个值，它所允许的一个

纹波峰峰值大概一般会是多少个毫伏

这个一般都会是正常系统

可能是1%的一个正常的 DC 电压

那么当然也有可能有不同的系统

它会有不同的一个要求，那么对于电流的话

我们会需要考虑到第一个就是

一个最大的一个输出电流

这个对于我们的一个最大的输出功率的时候

我们正常如果用一个最大输出功率的时候

需要考虑的话，因为在最大输出功率时候

我们的整个系统的热的损耗会是最大

所以我们一般会用这个值来考虑到

我们的一个整个热设计

还有一个就是我们的一个峰值的一个输出电流

这个会出现在一些我们在那个实际设计上

比如说一些电感或者是变压器上

我们要保证我们的电感和变压器

它的最大电流都必须要大于我们

有可能出现了一个峰值的一个输出电流值

那么对于一个动态特性的要求

这个动态特性要求呢

就是涉及到我们整个方案的一个响应

它包括有一些负载的一个调整率

还有一个 transient 就是说一个动态响应

也就是说当我们的输出电压

它如果是在我们的负载出现一个跳变

比如说0到50%或者0到100%的时候

我们输入电压是怎么跳变的

然后呢这个就是还有一个就是

line regulation 这个就定义于我们的输出电压

它会根据我们的输入电压的

条件所发生的一些变化

那么在这种情况下

如果输入电压在我们所定义的

一个范围之内出现了一个变化

那我们的输出电压所能够变化的一个空间

是否是在我们整个系统的一个要求范围之内

这样一个比较典型的情况

就是在我们那个汽车里面

比如说在那个突然加载或者突然调整的时候

那么它的那个我们那个电池电压

那个情况会出现一个非常剧烈的波动

那么如果出现了这个剧烈的波动的时候

我们的输出电压到底会有多大变化

这个都是由我们的系统要求的

基本上来讲，从我们动态的去动态来讲呢

一般都是有一个，比如说 load transient

还有一个输入电压的这个 transient

那么就是说我们在整个系统

它对于我们的电源条件

输入电压条件或者是负载电流条件

它的发生一个变化，那么它的一个响应特性

一般的话都是有受制于我们整个回路的

一个开环传递函数的一个截止频率

那么这个截止频率的话

一般会受限于整个环路上的所有的器件

它包括啊开关频率

因为开关频率它有一些 Nyquist 这个定理

来限制它的一个最大的一个频率范围

还有是我们在采用到那个整个芯片

它那个实际上的运放

它自己的增益也不是无穷大的

它是一个有限的一个增益

那么这些呢它最终都会影响到我们的一个

那个整个的环路它的一个

截止频率的一个实际的值

那么对于这块在开关频率这块呢

开关频率的选择，我们会需要注意的话

就是因为有的系统它可能会需要

比如说用于一个 Audio 的一个系统

那么我们会需要我们这个开关频率

要避开这个AM band的

以避免会在这个区间内会产生

我们会把我们的开关电源的

噪声给注入这个区间

那么也有可能是我们要

考虑到我们整个电源系统

因为我们这个电源系统的话

它的开关频率是与我们的那个啊主管以及下管

它们的一个啊 switching loss

也就是那个驱动的时候那个开关损耗会有关系

所以呢在这个时候开关损耗，开关频率越高

那么意味着开关那个损耗越大

那么如果是有的系统开关频率要求越高的话

那么这个时候就意味着开关损耗越大

那么如果在这种情况下开关频率无法降下来

我们就要考虑到用一些

开关损耗会比较小的器件

比如说像我们现在的新的一些氮化镓

或者是是碳化硅的器件来降低我们的开关损耗

那么下面一个就是如果是

我们有一些输出电流比较大的系统

那么我们会可能会需要用到

多个开关电源系统进行并联的情况

那么如果那么多个开关电源系统并联

那么它们之间需不需要做一个同步

也就是需不需要把多个变换器都连接到

同一个频率上来做一个系统同步

这个都是由系统需求要求来决定的

同时呢我们在做 EMI 测试的时候

因为如果我们是要有一个

固定的一个开关频率的话

我们可能会在 EMI 测试的频谱上会看到

在我们这个频率点固定频率点上

它的一个峰值的电流峰值的一个辐射会很强

那么是否会需要我们来做一个抖频的技术

来把我们的峰值的一个辐射来降低

那么另外一块对于效率的考量效率的考量呢

我们会考虑几个点

第一个就是待机时的一个功耗

这个会在很多那个消费电子里面

比如说像我们常见的一个适配器里面

它会对我们的待机功耗

也就是说外面没有接任何负载的时候

它的那个我们整个系统的一个

总的损耗会有多大，这个会有一个要求

那么另外第二个呢，如果随着负载的增加

可能是由0%增加到10%或者20%的时候

那么我们可以认为这是一个轻载的条件

那么在一个轻载条件的情况下

我们整个系统对于这个轻载效率的一个要求

会不会又会有一个特殊的要求

那么第三个呢

就是一个典型的最大效率的一个点

因为我们正常的一个系统的话

它不会说整个系统总是会运行在

一个最大的一个满载那个点

它更多的情况下

一个典型的一个运行工作热点会在我们的

50%或者是2/3的一个满载点会运行时间最长

那么我们很多电源系统里面

它都会把这个典型的一个效率点

会考虑在这个点

那么最终的话最后一点就是

我们需要考虑的就是一个满载的一个效率点

满载的效率点啊就是我们经常用于

它是用作一个我们做一个热设计

因为我们知道如果是在最大输出功率的时候

意味着最大的功率损耗

所以在这个时候在最大功率场合的时候

我们在整个电源系统里面

它的那个热会不会有问题

这个都是我们需要考虑的一个地方

那么在这一块呢，如果是像我们现在有的那个

有一些主动控制的一些人机交互的一个系统呢

它都会要求我们系统，比如说是

由用户或者是一个主机，它需要发出一些信号

或者是它需要监控

我们整个电源系统的一些状态

那么这个时候呢有可能会有这种需求

那么比如说这个时候我们需要知道

我们整个系统的一些电压电流

或者是各种输入电压的一个状态

我们电源系统是否工作正常

那么这个时候都需要

监控和控制我们整个电源系统

如果是需要这种情况下

我们需要采用一些数字的一些控制器

或者是我们需要有一些那个数字电路

来做一个监控来做一些指示

或者是我们会需要有一些那个按键来做

一些简单的一些用户的一些命令的输入

这些都是我们可以根据

整个系统的一些设计要求来做一个仔细的考量

接下来要和大家讨论的是我们这个在开关电源

拓扑里面选择的时候所需要注意的一些事项

首先我们来看它在一个电气特性上的一些要求

那么对于输入这块，我们可以分成两类

输入的一个电压的一个要求

还有输入的一个电流的要求

那么更加细化的话，对于输入电压的要求

我们有三个小点，第一个是输入电压的类型

它是一个 AC 电压还是一个 DC 电压

那么第二点呢就是输入电压的一个范围

也就是我们输入电压

它的最小电压和最大电压是多少

那么知道了我们这个输入的范围之后呢

我们可以根据我们它跟它的输出电压之间的

一个关系来得到一个占空比

所有可能的一个变化的空间

那么最后一个对于输入电压的要求

就是它的一个输入端的一个纹波的一个峰峰值

那么整个系统它有可能会要求

它会在我们输入电压的一个峰峰值的话

会小于多少个毫伏

那么对于输入电流的要求呢有两个值

一个是一个瞬时值

也就是说输入的瞬时的一个冲击电流

这种一般情况下会出现在我们整个系统的

最开始的启动的阶段

那么第二个呢就是一个最大的一个输入电流

这种一般是对于我们整个的

一个系统在正常工作的时候

比如说最大输出功率最小的输入电压的情况下

那么这个有可能存在的

一个最大的一个输入电流

那么第二个方面，如果是输入输出之间

它们会有一个隔离带的一个要求

那么它也有很多个小点，那么第一个点就是说

这个输入输出之间

它们之间一个隔离等级的要求

它是一个加强绝缘等级

还是一个双重绝缘等级

这个都是由系统来要求的

那么它们之间的绝缘等级

它们的隔离的电压会要求 AC 电压

DC 电压最大会是多少伏

那么第三个呢就是说，输入输出之间呢

它们有可能存在着一个漏电流

或者是一个接触电流

它们所允许的最大的电流会是多大

一般都是几个毫安的

那么对于这个绝缘的输入输出之间的

一个隔离的一个电阻

它这个会是最少要多少个兆欧姆

那么以及我们在做一个啊

如果是 AC-DC 或者是 DC-DC 的话

它们因为有不同的一个电压绝缘等级的要求

那么它们之间在原副边之间

它的一个爬电距离

以及那个器件的一个避让的一个距离会有多大

最后呢就是一些安规的一些标准

比如说 IEC60950

它们有一些其它的对我们整个电源系统

里面的一些安全标准的要求

都需要严格地满足我们的一些安全隔离的标准

那么这一块的话如果是对于输出的话

我们也需要类似于输入了

都是需要有一个同样的考虑

包括第一个首先要考虑一个输出电压

比如输出电压它是一个可变的范围吗

比如还是一个固定的值

那么输出电压它的一个稳定的时候

它的一个允许的一个误差量

因为我们所知道输出电压的话

它即使我们设定一个值是一个固定的值

但是呢因为我们有各种参数的一个杂散量

那么输出电压一定会在一定的范围之内出现波动

那么这个允许的波动的范围会是多大

第三个就是一个输出电压的

一个纹波的一个峰峰值

这个就反映在那个输出电压端的

一个 AC 的一个值，它所允许的一个

纹波峰峰值大概一般会是多少个毫伏

这个一般都会是正常系统

可能是1%的一个正常的 DC 电压

那么当然也有可能有不同的系统

它会有不同的一个要求，那么对于电流的话

我们会需要考虑到第一个就是

一个最大的一个输出电流

这个对于我们的一个最大的输出功率的时候

我们正常如果用一个最大输出功率的时候

需要考虑的话，因为在最大输出功率时候

我们的整个系统的热的损耗会是最大

所以我们一般会用这个值来考虑到

我们的一个整个热设计

还有一个就是我们的一个峰值的一个输出电流

这个会出现在一些我们在那个实际设计上

比如说一些电感或者是变压器上

我们要保证我们的电感和变压器

它的最大电流都必须要大于我们

有可能出现了一个峰值的一个输出电流值

那么对于一个动态特性的要求

这个动态特性要求呢

就是涉及到我们整个方案的一个响应

它包括有一些负载的一个调整率

还有一个 transient 就是说一个动态响应

也就是说当我们的输出电压

它如果是在我们的负载出现一个跳变

比如说0到50%或者0到100%的时候

我们输入电压是怎么跳变的

然后呢这个就是还有一个就是

line regulation 这个就定义于我们的输出电压

它会根据我们的输入电压的

条件所发生的一些变化

那么在这种情况下

如果输入电压在我们所定义的

一个范围之内出现了一个变化

那我们的输出电压所能够变化的一个空间

是否是在我们整个系统的一个要求范围之内

这样一个比较典型的情况

就是在我们那个汽车里面

比如说在那个突然加载或者突然调整的时候

那么它的那个我们那个电池电压

那个情况会出现一个非常剧烈的波动

那么如果出现了这个剧烈的波动的时候

我们的输出电压到底会有多大变化

这个都是由我们的系统要求的

基本上来讲，从我们动态的去动态来讲呢

一般都是有一个，比如说 load transient

还有一个输入电压的这个 transient

那么就是说我们在整个系统

它对于我们的电源条件

输入电压条件或者是负载电流条件

它的发生一个变化，那么它的一个响应特性

一般的话都是有受制于我们整个回路的

一个开环传递函数的一个截止频率

那么这个截止频率的话

一般会受限于整个环路上的所有的器件

它包括啊开关频率

因为开关频率它有一些 Nyquist 这个定理

来限制它的一个最大的一个频率范围

还有是我们在采用到那个整个芯片

它那个实际上的运放

它自己的增益也不是无穷大的

它是一个有限的一个增益

那么这些呢它最终都会影响到我们的一个

那个整个的环路它的一个

截止频率的一个实际的值

那么对于这块在开关频率这块呢

开关频率的选择，我们会需要注意的话

就是因为有的系统它可能会需要

比如说用于一个 Audio 的一个系统

那么我们会需要我们这个开关频率

要避开这个AM band的

以避免会在这个区间内会产生

我们会把我们的开关电源的

噪声给注入这个区间

那么也有可能是我们要

考虑到我们整个电源系统

因为我们这个电源系统的话

它的开关频率是与我们的那个啊主管以及下管

它们的一个啊 switching loss

也就是那个驱动的时候那个开关损耗会有关系

所以呢在这个时候开关损耗，开关频率越高

那么意味着开关那个损耗越大

那么如果是有的系统开关频率要求越高的话

那么这个时候就意味着开关损耗越大

那么如果在这种情况下开关频率无法降下来

我们就要考虑到用一些

开关损耗会比较小的器件

比如说像我们现在的新的一些氮化镓

或者是是碳化硅的器件来降低我们的开关损耗

那么下面一个就是如果是

我们有一些输出电流比较大的系统

那么我们会可能会需要用到

多个开关电源系统进行并联的情况

那么如果那么多个开关电源系统并联

那么它们之间需不需要做一个同步

也就是需不需要把多个变换器都连接到

同一个频率上来做一个系统同步

这个都是由系统需求要求来决定的

同时呢我们在做 EMI 测试的时候

因为如果我们是要有一个

固定的一个开关频率的话

我们可能会在 EMI 测试的频谱上会看到

在我们这个频率点固定频率点上

它的一个峰值的电流峰值的一个辐射会很强

那么是否会需要我们来做一个抖频的技术

来把我们的峰值的一个辐射来降低

那么另外一块对于效率的考量效率的考量呢

我们会考虑几个点

第一个就是待机时的一个功耗

这个会在很多那个消费电子里面

比如说像我们常见的一个适配器里面

它会对我们的待机功耗

也就是说外面没有接任何负载的时候

它的那个我们整个系统的一个

总的损耗会有多大，这个会有一个要求

那么另外第二个呢，如果随着负载的增加

可能是由0%增加到10%或者20%的时候

那么我们可以认为这是一个轻载的条件

那么在一个轻载条件的情况下

我们整个系统对于这个轻载效率的一个要求

会不会又会有一个特殊的要求

那么第三个呢

就是一个典型的最大效率的一个点

因为我们正常的一个系统的话

它不会说整个系统总是会运行在

一个最大的一个满载那个点

它更多的情况下

一个典型的一个运行工作热点会在我们的

50%或者是2/3的一个满载点会运行时间最长

那么我们很多电源系统里面

它都会把这个典型的一个效率点

会考虑在这个点

那么最终的话最后一点就是

我们需要考虑的就是一个满载的一个效率点

满载的效率点啊就是我们经常用于

它是用作一个我们做一个热设计

因为我们知道如果是在最大输出功率的时候

意味着最大的功率损耗

所以在这个时候在最大功率场合的时候

我们在整个电源系统里面

它的那个热会不会有问题

这个都是我们需要考虑的一个地方

那么在这一块呢，如果是像我们现在有的那个

有一些主动控制的一些人机交互的一个系统呢

它都会要求我们系统，比如说是

由用户或者是一个主机，它需要发出一些信号

或者是它需要监控

我们整个电源系统的一些状态

那么这个时候呢有可能会有这种需求

那么比如说这个时候我们需要知道

我们整个系统的一些电压电流

或者是各种输入电压的一个状态

我们电源系统是否工作正常

那么这个时候都需要

监控和控制我们整个电源系统

如果是需要这种情况下

我们需要采用一些数字的一些控制器

或者是我们需要有一些那个数字电路

来做一个监控来做一些指示

或者是我们会需要有一些那个按键来做

一些简单的一些用户的一些命令的输入

这些都是我们可以根据

整个系统的一些设计要求来做一个仔细的考量