小功率開關電源的案例
干貨｜小功率開關電源設計實戰
與單端反激式電路相比，單端正激式電路開關電流小，輸出紋波小，更容易適應高頻化。用電流型PWM控制芯片UC3842構成的單端正激式開關電源的主電路如圖6-1所示。
圖6-1 單端正激式開關電源的主電路
單端正激式開關電源加有磁通復位電路，以釋放勵磁電路的能量。在圖6-1中，開關管VT導通時V1導通，副邊線圈N2向負載供電，V4截止，反饋電線圈N3的電流為零；VT關斷時V1截止，V4導通，N3經電容C1濾波后向UC3842⑦腳供電，同時原邊線圈N1上產生的感應電動勢使V3導通并加在RC吸收回路。由于變壓器中的磁場能量可通過N3泄放，而不像一般的RC D磁通復位電路消耗在電阻上，因此可達到減少發熱，提高效率的目的。
元件設計
1) 變壓器和輸出電感的設計
依據UC3842應用方式，選定定時電阻RT＝1.8 kΩ，定時電容CT＝10 μF。確定開關頻率f＝85 kHz，周期T＝11.8 μs。
設計單端控制開關電源時，一般占空比D最大不超過0.5，這里選擇D＝0.5，則：
根據電源規格、輸出功率、開關頻率選擇PQ26/25磁芯，磁芯截面積S＝1.13 cm2，磁路有效長度l＝6.4 cm，飽和磁通密度BS＝0.4 T。
展開 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。
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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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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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RS瑞森半導體-大功率開關電源的應用
另外上千瓦的大功率開關電源，要求其高效、功率密度高、體積小、重量輕、成本低，PFC線路上采用瑞森半導體碳化硅（SiC）二極管可以提升大功率開關電源的功率密度和效率，有效降低了開關損耗。
五、大功率開關電源應用產品推薦
根據大功率開關電源對MOS管的需求，推薦瑞森半導體以下產品系列：
應用在高效開關模式電源領域的普通功率MOS管-MOT10N65F
高效開關模式電源（Switch Mode Power Supply, SMPS）通過?高頻開關器件?（如MOSFET、IGBT）的快速導通與關斷，將輸入電能高效轉換為穩定輸出電壓。其核心在于?脈沖寬度調制（PWM）? 和?儲能濾波技術?，實現高效率（通常85%~95%）、小體積和輕重量。
工作要點：
開關動作?：開關器件在?全開（飽和區）? 和?全關（截止區）? 之間高速切換，功耗極低，僅在瞬態轉換時有損耗。
能量存儲與釋放?：利用?電感?和?電容?儲存能量并在開關關斷時釋放，平滑輸出電壓。
占空比控制?：通過調節導通時間（Ton）與周期（T）之比——?占空比D=Ton/T?，精確控制輸出電壓平均值。
高頻化?：工作頻率通常為?幾十kHz至幾MHz?，使變壓器、電感等磁性元件體積大幅減小。
普通功率MOS管（通常指?功率MOSFET?，即金屬-氧化物-半導體場效應晶體管）是一種?電壓控制型?半導體器件，廣泛用于開關電源、電機驅動、電源管理等大電流、高效率場景。其核心工作原理基于?柵極電壓對導電溝道的調控?。
工采網代理的普通功率MOS管 - ?MOT10N65F?是一款 ?N溝道增強型功率 MOSFET?，專為高壓、高頻開關應用設計。憑借低柵極電荷、快速開關特性以及穩定血崩能力，廣泛適用于高頻開關電源、電子鎮流器、UPS等領域。
展開 直流開關電源經典問題解答
一般大功率開關電源管的導通時間和關斷時間都比小功率開關電源管的導通時間和關斷時間長很多，所以大功率開關電源的工作頻率一般都取得比較低。在考慮開關電源的工作效率時，如果從開關電源的體積和成本等方面考慮，最好選工作效率為80%左右較為合適，此時，開關電源管的損耗大約占總損耗的50%，開關變壓器的損耗大約占總損耗的30%，其余電路的損耗大約占總損耗的20%。開關變壓器的匝數比與輸入輸出電壓的比值有關，與開關電源的占空比有關。
18、老師您好，我做的反激式變壓器電源輸出側有毛刺，且毛刺的頻率和原邊開關頻率一樣，怎么消除毛刺呢？
專家解答：在次級整流與濾波電容之間串了一個小電感，但電感流過直流時不能飽和，這種電感的磁回路不能用封閉式的，必須要留有很大的氣隙。
19、老師您好，您是怎么計算最小直流電壓的？我看了好幾個版本一直找不到最合適的？
專家解答：這里我不太明白你說的“最小直流電壓”是指哪方面？如果是開關電源的最小輸入直流電壓，一般可根據最低輸入交流電壓換算得來，比如，最低輸入交流電壓為AC100V（有效值），則換算為最低直流輸入電壓大約為120V（取平均值），因為整流濾波后最大值為140V，最低值為100V，取平均值就是120V。
如果最小直流電壓為晶體管自激式開關電源的正反饋電壓，則此電壓最好選為晶體管導通時工作電壓的2倍，而留1倍作為可調整的余量用。如果最小直流電壓為場效應管驅動電路的最小工作電壓，則此工作電壓最低不能小于16V，因為，大功率場效應管深度飽和需要的驅動電壓都在12V以上（最好為20V）。
20、最近在做DC TO DC效率有點低，怎樣解決呢？
展開 直流開關電源經典問題解答
開關電源管的損耗主要由開通損耗（導通時間損耗）和關斷損耗（關斷時間損耗）組成，開關電源管的導通時間和關斷時間越長，這兩個損耗就越大。
一般大功率開關電源管的導通時間和關斷時間都比小功率開關電源管的導通時間和關斷時間長很多，所以大功率開關電源的工作頻率一般都取得比較低。在考慮開關電源的工作效率時，如果從開關電源的體積和成本等方面考慮，最好選工作效率為80%左右較為合適，此時，開關電源管的損耗大約占總損耗的50%，開關變壓器的損耗大約占總損耗的30%，其余電路的損耗大約占總損耗的20%。開關變壓器的匝數比與輸入輸出電壓的比值有關，與開關電源的占空比有關。
18、老師您好，我做的反激式變壓器電源輸出側有毛刺，且毛刺的頻率和原邊開關頻率一樣，怎么消除毛刺呢？
專家解答：在次級整流與濾波電容之間串了一個小電感，但電感流過直流時不能飽和，這種電感的磁回路不能用封閉式的，必須要留有很大的氣隙。
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專家解答：這里我不太明白你說的“最小直流電壓”是指哪方面？如果是開關電源的最小輸入直流電壓，一般可根據最低輸入交流電壓換算得來，比如，最低輸入交流電壓為AC100V（有效值），則換算為最低直流輸入電壓大約為120V（取平均值），因為整流濾波后最大值為140V，最低值為100V，取平均值就是120V。
如果最小直流電壓為晶體管自激式開關電源的正反饋電壓，則此電壓最好選為晶體管導通時工作電壓的2倍，而留1倍作為可調整的余量用。如果最小直流電壓為場效應管驅動電路的最小工作電壓，則此工作電壓最低不能小于16V，因為，大功率場效應管深度飽和需要的驅動電壓都在12V以上（最好為20V）。
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展開 干貨 | 一文匯總開關電源經典問答
一般大功率開關電源管的導通時間和關斷時間都比小功率開關電源管的導通時間和關斷時間長很多，所以大功率開關電源的工作頻率一般都取得比較低。在考慮開關電源的工作效率時，如果從開關電源的體積和成本等方面考慮，最好選工作效率為80%左右較為合適，此時，開關電源管的損耗大約占總損耗的50%，開關變壓器的損耗大約占總損耗的30%，其余電路的損耗大約占總損耗的20%。開關變壓器的匝數比與輸入輸出電壓的比值有關，與開關電源的占空比有關。
18、老師您好，我做的反激式變壓器電源輸出側有毛刺，且毛刺的頻率和原邊開關頻率一樣，怎么消除毛刺呢？
專家解答：在次級整流與濾波電容之間串了一個小電感，但電感流過直流時不能飽和，這種電感的磁回路不能用封閉式的，必須要留有很大的氣隙。
19、老師您好，您是怎么計算最小直流電壓的？我看了好幾個版本一直找不到最合適的？
專家解答：這里我不太明白你說的“最小直流電壓”是指哪方面？如果是開關電源的最小輸入直流電壓，一般可根據最低輸入交流電壓換算得來，比如，最低輸入交流電壓為AC100V（有效值），則換算為最低直流輸入電壓大約為120V（取平均值），因為整流濾波后最大值為140V，最低值為100V，取平均值就是120V。
如果最小直流電壓為晶體管自激式開關電源的正反饋電壓，則此電壓最好選為晶體管導通時工作電壓的2倍，而留1倍作為可調整的余量用。如果最小直流電壓為場效應管驅動電路的最小工作電壓，則此工作電壓最低不能小于16V，因為，大功率場效應管深度飽和需要的驅動電壓都在12V以上（最好為20V）。
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展開 干貨｜漫話噪聲系數
其中 PnsH是此噪聲源產生的高噪聲溫度的噪聲功率，PnsL是室溫即 290K 的噪聲功率。
測量時通過改變噪聲源的輸出噪聲功率，用頻譜分析儀讀出被測系統輸出端的兩個噪聲功率譜密度，它 們的比值即 Y 因子：
然后用下式計算被測系統的噪聲指數：
上式的證明如下：
將 23 式還原為線性形式，就是
再將 21 式和 22 式代入，得到
注意到：
因此 25 式可寫為
由于 PnsL是室溫即 290K 的噪聲功率，所以這正是噪聲系數的表達式。
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展開 干貨｜由一個實例，講到MOS管電源開關電路的軟啟動
不過從作者的描述來看，差不多就是我之前寫過的《帶軟開啟功能的MOS管電源開關電路》。只是電路參數有區別，能通過的電流、能承受的耐壓等不一樣，但是軟啟動的原理是一樣的。
作為上面案例的補充，讓我們重溫一下MOS管電源開關電路軟啟動的原理。下面用來講解的電路，以5V的電壓為例，一般控制1A左右的電流的通斷，已經大批量使用：
▲ 本文要講解的電路
電源開關電路，經常用在各“功能模塊”電路的電源通斷控制，是常用電路之一。
本文要講解的電源開關電路，是用MOS管實現的，且帶
軟開啟功能，非常經典。
既然帶“軟”開啟功能，不妨把這個電路理解為一個“軟”妹紙，讓咱們深入去了解她吧！
一、電路說明
電源開關電路，尤其是MOS管電源開關電路，經常用在各“功能模塊”電路的電源通斷控制，如下框圖所示：
▲ 框圖中“1個MOS管符號”代表“1個完整的MOS管電源開關電路”
在設計時，只要增加一個電容（C1），一個電阻（R2），就可以實現軟開啟（soft start）功能。
▲ 電容C1、電阻R2實現軟開啟（soft start）功能
軟開啟，是指電源緩慢開啟，以限制電源啟動時的浪涌電流。
在沒有做軟開啟時，電源電壓的上升會比較陡峭。
▲ 沒有做軟開啟時，電源電壓上升沿比較陡峭
加入軟開啟功能后，電源開關會慢慢打開，電源電壓也就會慢慢上升，上升沿會比較平緩。
▲ 加入軟開啟功能，電源電壓上升沿比較平緩
浪涌電流可能會令電源系統突然不堪重負而掉電，導致系統不穩定。嚴重的可能會損壞電路上的元器件。
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干貨｜漫畫描述數字電路之時序電路
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展開 干貨｜關于靜電ESD防護，我們怎樣才能免遭毒手
應盡量遠離干擾源，避免與放電通路平行走線，在導線串接小電阻，或者磁珠等，可以抑制干擾進入敏感器件。
最后想說，最重要的是實踐。我們設計一個產品時，首先要看國家標準，或國際標準的要求。還有就是不要迷信權威和教條，遇到關于ESD的疑惑時，我們不妨回到起點，就是這個設計，會不會導致大量電荷瞬間釋放的情況。
以上是我們對靜電保護的一些粗淺見解，你有不同的看法嗎？歡迎留言討論！
來源：TopSemic嵌入式
參考資料：《EMC 電磁兼容 設計與測試案例分析》鄭軍奇
《電子設備防干擾原理與技術》周旭
PCB Design Guidelines that Maximize the Performance of TVS Diodes，Littelfuse
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展開 干貨 | 常見開關電源layout經驗分享
其實對于一個開關電源工程師而言，PCB的繪制其實是對一款產品的影響至關重要的部分，如果不能很好地Layout的話，整個電源很有可能不能正常工作，最小問題也是穩波或者EMC過不去。
這是一個成品開關電源模組，文章會以這個電源模組的設計重點給大家講一些點。
經驗一，安規走線間距
這個是寫在協議里面的，如果你不按照這個做，耐壓測試一定是過不了的，因為高電壓，會直接空氣擊穿。注意保險絲之前的距離是比較遠的，要求3mm以上，這就是為啥保險絲都會放在電路最前端的原因。
第二個要注意的是就算安規沒有寫，如果兩根走線太近，正常工作也依然會擊穿的，兩根1mm間距的PCB外層耐壓是200V，所以一般220v交流或者310V直流的走線距離至少2mm以上，我一般都是在2.5mm以上的。
這些器件都是有安規要求的，說白了，就是兩個器件有最小尺寸需求的，太小的器件其實是不可能過安規的。
開關電源變壓器的骨架，同樣是為了符合安規所以要有嚴格的把關。尤其是初級，到次級的距離，小功率變壓器是必須飛線的。
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