電源設計的案例
報名 | Ansys 開關電源設計解決方案
開關電源設計涉及電場和電磁學與機械應力、熱和流體的耦合，Ansys可提供一套完整的開關電源設計解決方案，經過多年的市場檢驗，已經在磁性器件設計、半導體器件建模、電磁兼容濾波器設計等方面獲得了客戶的認可。
2022 R1新版本中Maxwell支持多相電機的ECE降階模型生成，改進了感應電機等的效率map圖計算，同時還增強Litz線損耗預測功能，相信會給廣大開關電源客戶帶來更多價值。5月17日，『Ansys 開關電源設計解決方案』網絡研討會即將上線，歡迎開關電源企業設計人員或大型綜合企業的開關電源設計人員預約參會。
時間
5月17日（星期二），16:00-17:00
講師介紹
楊利輝 | Ansys低頻電磁高級應用工程師
多年來從事開關電源電路、磁性器件以及其電磁兼容的仿真及設計，目前在Ansys公司從事開關電源和電機系統方面的技術支持和市場拓展工作。
展開 干貨 | 電源設計中的電容選用規則
電源往往是我們在電路設計過程中最容易忽略的環節。作為一款優秀的設計，電源設計應當是很重要的，它很大程度影響了整個系統的性能和成本。電源設計中的電容使用，往往又是電源設計中最容易被忽略的地方。
一、電源設計中電容的工作原理
在電源設計應用中，電容主要用于濾波（filter）和退耦/旁路（decoupling/bypass）。濾波是將信號中特定波段頻率濾除的操作，是抑制和防止干擾的一項重要措施。根據觀察某一隨機過程的結果，對另一與之有關的隨機過程進行估計的概率理論與方法。濾波一詞起源于通信理論，它是從含有干擾的接收信號中提取有用信號的一種技術?！敖邮招盘枴毕喈斢诒挥^測的隨機過程，“有用信號”相當于被估計的隨機過程。
濾波主要指濾除外來噪聲，而退耦/旁路（一種，以旁路的形式達到退耦效果，以后用“退耦”代替）是減小局部電路對外的噪聲干擾。很多人容易把兩者搞混。下面我們看一個電路結構：
圖中電源為A和B供電。電流經C1后再經過一段PCB走線分開兩路分別供給A和B。當A在某一瞬間需要一個很大的電流時，如果沒有C2和C3，那么會因為線路電感的原因A端的電壓會變低，而B端電壓同樣受A端電壓影響而降低，于是局部電路A的電流變化引起了局部電路B的電源電壓，從而對B電路的信號產生影響。同樣，B的電流變化也會對A形成干擾。這就是“共路耦合干擾”。
展開 【深度干貨】電源設計中的電容選用規則
摘要
電源往往是我們在電路設計過程中最容易忽略的環節。作為一款優秀的設計，電源設計應當是很重要的，它很大程度影響了整個系統的性能和成本。電源設計中的電容使用，往往又是電源設計中最容易被忽略的地方。
一、電源設計中電容的工作原理
在電源設計應用中，電容主要用于濾波（filter）和退耦/旁路（decoupling/bypass）。濾波是將信號中特定波段頻率濾除的操作，是抑制和防止干擾的一項重要措施。根據觀察某一隨機過程的結果，對另一與之有關的隨機過程進行估計的概率理論與方法。濾波一詞起源于通信理論，它是從含有干擾的接收信號中提取有用信號的一種技術?！敖邮招盘枴毕喈斢诒挥^測的隨機過程，“有用信號”相當于被估計的隨機過程。
濾波主要指濾除外來噪聲，而退耦/旁路（一種，以旁路的形式達到退耦效果，以后用“退耦”代替）是減小局部電路對外的噪聲干擾。很多人容易把兩者搞混。下面我們看一個電路結構：
圖中電源為A和B供電。電流經C1后再經過一段PCB走線分開兩路分別供給A和B。
展開 干貨｜深度分析電源設計中的電容選用規則
電源往往是我們在電路設計過程中最容易忽略的環節。作為一款優秀的設計，電源設計應當是很重要的，它很大程度影響了整個系統的性能和成本。電源設計中的電容使用，往往又是電源設計中最容易被忽略的地方。
一、電源設計中電容的工作原理
在電源設計應用中，電容主要用于濾波（filter）和退耦/旁路（decoupling/bypass）。濾波是將信號中特定波段頻率濾除的操作，是抑制和防止干擾的一項重要措施。根據觀察某一隨機過程的結果，對另一與之有關的隨機過程進行估計的概率理論與方法。濾波一詞起源于通信理論，它是從含有干擾的接收信號中提取有用信號的一種技術?！敖邮招盘枴毕喈斢诒挥^測的隨機過程，“有用信號”相當于被估計的隨機過程。
濾波主要指濾除外來噪聲，而退耦/旁路（一種，以旁路的形式達到退耦效果，以后用“退耦”代替）是減小局部電路對外的噪聲干擾。很多人容易把兩者搞混。下面我們看一個電路結構：
圖中電源為A和B供電。電流經C1后再經過一段PCB走線分開兩路分別供給A和B。當A在某一瞬間需要一個很大的電流時，如果沒有C2和C3，那么會因為線路電感的原因A端的電壓會變低，而B端電壓同樣受A端電壓影響而降低，于是局部電路A的電流變化引起了局部電路B的電源電壓，從而對B電路的信號產生影響。同樣，B的電流變化也會對A形成干擾。這就是“共路耦合干擾”。
展開 
干貨 | 電源工程師必需要了解的常用電源設計電路
電子信息技術的飛速發展推動了電源技術這一領域的飛速前進，同時也給電源工程技術人員帶來了前所未有的機遇和挑戰，小到家用電器，大到大型電力行業所用的儀器設備，無不需要電源來提供能源，這也更需要大量具有電源專業知識水平的工程師來完成設計和開發。
而電源工程師主要是指從事開關、通訊、設備等電源的設計與研發工作的相關人員。
那么，一個成熟的電源工程師是怎樣工作的呢？主要有十點：
一：接過電源設計要求！評估成本，定可行性方案。
二：根據客戶報價！給定大體的元件成本與生產成本，可行性電路。
三：構想出原理圖！確定所選取的功率管，變壓器，最穩定最簡單生產又方便的原理方案。
四：根據原理圖，客戶給定的樣板要求或外殼要求設計PCB。
五：根據原理圖，裝配合適元件，對電器參數調整。讓本機在最低要求下能正常工作。
六：上負載測試，功率達80測式，檢查輸出波形，電壓要求，電磁性能，功率管溫度，電壓穩定度，轉換效率。在這一個程中，對電子元件進行合適的參數調整。
七：強化測試！也就是超負何，短路，低壓，過壓，強溫，防震等測試。
八：根據樣板確定原理圖準確的參數，定好方位圖，物料圖，發給生產部，倉管，跟單員，對樣板進行小批量生產。
九：對樣板進行嚴格測試，各種性能OK，由業務員發給客戶評估。OK了，可以量產。
十：以后生產對項目進行跟蹤，改良，以最短時間，最好質量給客戶出貨。
作為一名合格的電源工程師平時工作經驗的積累很重要，但同時也應該提高理論水平，通過積累幾個常用的電源電路，說不定下次就能用上，真是學習吧！
展開 【11月15-16日 成都】ANSYS官方培訓—電源變壓器設計及多場耦合分析
電源變壓器設計及多場耦合分析
培訓背景
經過數年的發展和完善，開關電源以其體積小、重量輕、效率高等優點，廣泛應用于航空航天設備、計算機及外圍設備、通信設備及控制裝置等電子設備中。在開關電源中，變壓器擔任能量傳遞的重要角色，其設計牽涉電磁、散熱等多方面的要求。隨著近年來開關電源體積越來越小、功率密度越來越高、開關頻率越來越高的發展趨勢，對電源變壓器的電磁場及多物理場耦合分析提出了嚴峻的挑戰
本次培訓主要針對開關電源變壓器的電磁特性設計、散熱設計以及變壓器應用于電源系統中的設計的仿真方法和手段進行相關培訓，提升相關科技工作者的技術水平，普及ANSYS軟件高級功能。因此，ANSYS公司特開辦“基于ANSYS電源變壓器設計及多場耦合分析高級培訓班”。
培訓合格者發放ANSYS技術培訓認證證書。
展開 干貨｜小功率開關電源設計實戰
本章節以實用小型電源的設計為例，說明電源設計的方法?？刂齐娐沸问綖樗な?，采用UC3842為PWM控制電路。電源開關頻率的選擇決定了變換器的特性。開關頻率越高，變壓器、電感器的體積越小，電路的動態響應也越好。但隨著頻率的提高，諸如開關損耗、門極驅動損耗、輸出整流管的損耗會越來越突出，對磁性材料的選擇和參數設計的要求也會越苛刻。另外，高頻下線路的寄生參數對線路的影響程度難以預料，整個電路的穩定性、運行特性以及系統的調試會比較困難。在本電源中，選定工作頻率為85 kHz。
電源設計指標
小型電源輸入、 輸出參數如下：
輸入電壓：AC 110/220 V；
輸入電壓變動范圍：90～240 V；
輸入頻率：50/60 Hz；
輸出電壓：12 V；
輸出電流：2.5 A。
電路結構的選擇
小功率開關電源可以采用單端反激式或者單端正激式電路，使電源結構簡單，工作可靠，成本低。
展開 【經驗分享】完成電源模塊的設計后，需要如何測量？
完成電源模塊的設計后，需要如何測量呢
隨著電源技術的發展，電源模塊是開關電源的發展趨勢。在電源模塊設計中，設計是整體的核心，而測量則是一把標尺。當一切工作就緒之后，并不意味著結束，電源模塊性能的優劣是值得關注的問題。
實際工作中，在結束了頗為關鍵的電源模塊設計后，你會做多少測試內容？以下分享我在工作中，實際進行的幾項關鍵參數的測試和分析流程，供大家參考。
1.概述
降壓型電源芯片是電子產品設計中并不可少的核心元件，由電源芯片組成的電源模塊提供電子產品使用的各種電源。對于車載產品，汽車蓄電池的電壓會在9V-16V之間變化，在這種情況下，電源模塊需要適應蓄電池電壓和負載在變化的工況，如何對電源進行測試就顯得很重要的，很多公司的電子產品關于電源模塊的測試，就是對著Datasheet給的參考電路和layout示例，簡單測試下輸出電壓的紋波，電源效率就結束了。認為電源模式的所有參數Datasheet都已經標示了，也沒什么可測，也改變不了什么參數的。實際BUCK電路有很多參數需要測試的，下圖是TI的一款BUCK電源芯片LM60440，滿足AECQ-100的車載要求。
在LM60440的Datasheet中，提供了效率曲線圖，啟動時序圖，負載瞬態響應圖，紋波電壓圖以及EMC測試圖等等參數，這些測試數據都是基于LM60440的EVM板測試得到的，是在工況比較好的情況測試的。對于實際的電子產品要根據具體的客戶要求和系統要求去測試。我們開發的一款產品中就用到了LM60440，降壓得到3V3的輸出電壓。
展開 論汽車電源設計挑戰及考量
電動化、智能化、互聯化正成為汽車發展新趨勢，為提升燃油經濟性的啟停系統、為增加主動安全性的先進駕駛輔助系統(ADAS)、以及作為新一代智能交通基礎的駕駛信息系統等多個電子系統越來越多地被汽車設計人員所采用，多系統的集成在提升汽車駕乘體驗的同時，也為汽車電源設計帶來了挑戰。汽車電源須提供更高能效和更低能耗，以配合汽車產業的發展并符合各種環境法規及安全標準。
線性方案對比開關方案(SMPS)及設計考量
在電源轉換過程中不可避免地會發熱，穩壓器散熱會損失一部分功率，這樣輸出功率就不可能等于輸入功率。傳統的線性穩壓器在此過程中會耗散大部分能量，已無法滿足當前高功率需求類的應用。我們假定采用線性穩壓器時需要2.5 W的額定功率，以及5 V輸出電壓和0.5 A輸出電流，那么需提供6 W的輸入功率，能效(即輸出功率除以輸入功率的比值)僅為41%，損失高達59%！而同樣情況下，開關電源僅需2.8 W的輸入功率，能效高達90%。
因此，設計工程師可采用開關電源提高系統能效，但是開關方案也有弊端，由于其復雜的反饋回路，外部元件較線性方案多且需要更多的PCB面積，再加上開關的性質導致其降噪性能差，在設計過程中需從反饋回路設計、外部元件數、PCB面積、瞬態電流及電磁干擾等方面考慮，以減輕其弊端。
1. 反饋回路設計
為匹配輸出阻抗的后穩壓器選擇合適的負輸入電阻以避免振蕩，達到穩壓輸出的目的；
有效使用仿真工具以了解頻域中的頻率補償；頻率補償可通過選擇單極響應控制方案來實現。
2. 外部元件數
集成的電源開關可減小布線尺寸，功耗比板外電源開關更低，且更易于設計。
3. 線路板面積
減小電感和電容的尺寸，占板面積得以減小，且開關頻率增加，使能效得以提升，同時減弱PCB電磁輻射和電磁干擾。
展開 Icepak在開關電源熱設計中的應用
在開關電源中電子元器件在工作時會耗散大量熱量，為保證元器件和電源的熱可靠性，熱分析和熱控制必不可少。Icepak是目前較流行的專業的、面向工程師的電子產品熱分析軟件之一，利用它，可大大減少計算量，縮短研制周期，降低成本。本文較詳細地介紹了利用Icepak進行開關電源熱設計仿真的過程,并對計算結果進行分析、比較，得到最優化設計。
Icepak在開關電源熱設計中的應用.pdf
教你從零實戰小功率開關電源設計
本文以實用小型電源的設計為例，說明電源設計的方法。控制電路形式為它激式，采用UC3842為PWM控制電路。電源開關頻率的選擇決定了變換器的特性。開關頻率越高，變壓器、電感器的體積越小，電路的動態響應也越好。但隨著頻率的提高，諸如開關損耗、門極驅動損耗、輸出整流管的損耗會越來越突出，對磁性材料的選擇和參數設計的要求也會越苛刻。另外，高頻下線路的寄生參數對線路的影響程度難以預料，整個電路的穩定性、運行特性以及系統的調試會比較困難。在本電源中，選定工作頻率為85 kHz。
01
電源設計指標
小型電源輸入、 輸出參數如下：
輸入電壓：AC 110/220 V；
輸入電壓變動范圍：90～240 V；
輸入頻率：50/60 Hz；
輸出電壓：12 V；
輸出電流：2.5 A。
02
電路結構的選擇
小功率開關電源可以采用單端反激式或者單端正激式電路，使電源結構簡單，工作可靠，成本低。
展開 
干貨｜設計一個電源，該如何考慮選擇拓撲？
（因為肖特基的正向壓降比體二極管低，肖特基幾乎流過全部電流，體二極管的反向恢復時間與關斷前正向電流有關，所以這時可以忽略）
10
電壓型與電流型控制
開關電源設計要預先考慮是采用電壓型還是電流型控制，這是一個控制問題。幾乎每個拓撲都可以采用兩者之一。電流型控制可以逐個周期限制電流，過流保護也變得容易實現。同時對推挽或全橋變換器可以克服輸出變壓器的磁偏。但如果電流很大，電流型需要檢測電阻（損耗很大功率）或互感器（花費很多錢）檢測電流，就可能影響你的選擇。不過這樣過流保護檢測倒是順水推舟了。但是，如果你把電流控制型用于半橋變換器，有可能造成分壓電容電壓不平衡。所以對于大功率輸出，應當考慮選擇那一種更好。
11
結論
最好你在設計一個電源之前，應當預先知道你的電源工作的系統。詳細了解此系統對電源的要求和限制。對系統透徹地了解，可大大降低成本和減少設計時間。
實際操作時，你可以從變換器要求的規范列一個表，并逐條考慮。你將發現根據這些規范限制你可以選擇的拓撲僅是一個到兩個，而且根據成本和尺寸拓撲選擇很容易。一般情況下，可根據以上各種考慮選擇拓撲：
① 升壓還是降壓：輸出電壓總是高于還是低于輸入電壓？如果不是，你就不能采用Buck或Buck/Boost。
展開 教你從零實戰小功率開關電源設計
本章節以實用小型電源的設計為例，說明電源設計的方法?？刂齐娐沸问綖樗な?，采用UC3842為PWM控制電路。電源開關頻率的選擇決定了變換器的特性。開關頻率越高，變壓器、電感器的體積越小，電路的動態響應也越好。但隨著頻率的提高，諸如開關損耗、門極驅動損耗、輸出整流管的損耗會越來越突出，對磁性材料的選擇和參數設計的要求也會越苛刻。另外，高頻下線路的寄生參數對線路的影響程度難以預料，整個電路的穩定性、運行特性以及系統的調試會比較困難。在本電源中，選定工作頻率為85 kHz。
01
電源設計指標
小型電源輸入、 輸出參數如下：
輸入電壓：AC 110/220 V；
輸入電壓變動范圍：90～240 V；
輸入頻率：50/60 Hz；
輸出電壓：12 V；
輸出電流：2.5 A。
02
電路結構的選擇
小功率開關電源可以采用單端反激式或者單端正激式電路，使電源結構簡單，工作可靠，成本低。
展開 直播 | Ansys磁性元件及開關電源設計解決方案
4月14日 | 【Ansys*恩碩科技】Ansys磁性元件及開關電源設計解決方案
簡介：開關電源(SMPS)是重要的電力電子設備，廣泛應用于各類消費電子、工業自動化、電力設備、航空航天、軌道交通等領域。開關電源的研發通常需要關注它的電路功能實現、損耗、發熱及EMC等問題。解決這些問題最先進的方法是利用CAE技術，使仿真與試驗、經驗相結合，形成互補，從而提升研發設計能力，有效指導新產品的研發設計，節省產品開發成本，縮短開發周期，從而大幅度提高企業的市場競爭力。
合作伙伴：武漢恩碩科技有限公司
地點：線上
費用：免費
>>點擊報名：https://v.ansys.com.cn/Live/8d5be559?source=jishulink
4月19日 | 【Ansys*恒士達】LS-DYNA混凝土本構72號模型簡介
簡介：LS-DYNA中有多種用于三維實體單元的混凝土本構模型，其中，72號材料本構模型運用得比較廣泛，本次研討會主要介紹72號材料本構模型的原理、使用方法以及優缺點和適用范圍?？梢詭椭鶯S-DYNA用戶能夠正確設定數值參數并在工程應用中合理使用72號材料。
合作伙伴：上海恒士達科技有限公司
時間：長期有效
地點：線上
費用：免費
4月21日 | 【Ansys*恩碩科技】Ansys 板級SI/PI設計解決方案
簡介：
高速PCB電路性能設計有哪些問題和難點？
展開 教你從零實戰小功率開關電源設計
本章節以實用小型電源的設計為例，說明電源設計的方法。控制電路形式為它激式，采用UC3842為PWM控制電路。電源開關頻率的選擇決定了變換器的特性。開關頻率越高，變壓器、電感器的體積越小，電路的動態響應也越好。但隨著頻率的提高，諸如開關損耗、門極驅動損耗、輸出整流管的損耗會越來越突出，對磁性材料的選擇和參數設計的要求也會越苛刻。另外，高頻下線路的寄生參數對線路的影響程度難以預料，整個電路的穩定性、運行特性以及系統的調試會比較困難。在本電源中，選定工作頻率為85 kHz。
01
電源設計指標
小型電源輸入、 輸出參數如下：
輸入電壓：AC 110/220 V；
輸入電壓變動范圍：90～240 V；
輸入頻率：50/60 Hz；
輸出電壓：12 V；
輸出電流：2.5 A。
02
電路結構的選擇
小功率開關電源可以采用單端反激式或者單端正激式電路，使電源結構簡單，工作可靠，成本低。
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