電源拓撲設計的案例
干貨｜設計一個電源，該如何考慮選擇拓撲？
01
摘要
決定拓撲選擇的一個重要因素是輸入電壓和輸出/輸入比。圖1示出了常用隔離的拓撲相對適用的電壓范圍。拓撲選擇還與輸出功率，輸出電壓路數，輸出電壓調節范圍等有關。一般情況下，對于給定場合你可以應用多種拓撲，不可能說某種拓撲對某種應用是絕對地適用，因為產品設計還有設計 者對某種拓撲的經驗、元器件是否容易得到、成本要求、對技術人員要求、調試設備和人員素質、生產工藝設備、批量、軍品還是民品等等因素有關。因此要選擇最好的拓撲，必須熟悉每種拓撲的長處和短處以及拓撲的應用領域。如果隨便選擇一個拓撲，可能一開始就宣布新電源設計的失敗。
圖1：各種隔離拓撲應用電壓范
02
輸入和輸出
如果輸出與輸入共地，則可以采用非隔離的Buck，Boost共地變換器。這些電路結構簡單，元器件少。如果輸入電壓很高，從安全考慮，一般輸出需要與輸入隔離。
在選擇拓撲之前，你首先應當知道輸入電壓變化范圍內，輸出電壓是高于還是低于輸入電壓？例如，Buck變換器僅可用于輸出電壓低于輸入電壓的場合，所以，輸出電壓應當在任何時候都應當低于輸入電壓。如果你要求輸入24V，輸出15V，就可以采用Buck拓撲；但是輸入24V是從8V～80V，你就不能使用Buck變換器，因為Buck變換器不能將8V變換成15V。
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選擇功率器件時，其電壓耐量可放一個合適的余量（保證最壞情況下的電壓峰值不超過此值），電流耐量則得按器件的結溫降額要求決定、它與外部散熱條件和器件的通態電阻、通態壓降、結電容、反向恢復、結到殼的熱阻等密切相關，是功率器件熱設計的內容，將在以后的欄目中介紹。
6
諧準去磁正激變換器的功率器件設計公式
（1）：諧準去磁正激變換器的電路圖：
（2）：諧準去磁正激變換器的主要穩態規格：
（3）：功率器件的穩態應力：
- 有源開關 S：
- 無源開關 D1，D2：
上述公式是穩態工作時，功率器件上的電壓、電流應力。選擇功率器件時，其電壓耐量可放一個合適的余量（保證最壞情況下的電壓峰值不超過此值），電流耐量則得按器件的結溫降額要求決定、它與外部散熱條件和器件的通態電阻、通態壓降、結電容、反向恢復、結到殼的熱阻等密切相關，是功率器件熱設計的內容，將在以后的欄目中介紹。
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開關電源中11種拓撲結構
21、總結
■此處回顧了目前開關式電源轉換中最常見的電路拓撲結構。
■還有許多拓撲結構，但大多是此處所述拓撲的組合或變形。
■每種拓撲結構包含獨特的設計權衡：
施加在開關上的電壓
斬波和平滑輸入輸出電流
繞組的利用率
■選擇最佳的拓撲結構需要研究：
輸入和輸出電壓范圍
電流范圍
成本和性能、大小和重量之比
來源：ITTBANK
盤點 | 11種開關電源的拓撲結構特點
結 語
本文回顧了目前開關式電源轉換中最常見的電路拓撲結構。除此之外還有許多拓撲結構，但大多是這些拓撲的組合或變形。
每種拓撲結構包含獨特的設計權衡：施加在開關上的電壓，斬波和平滑輸入輸出電流，繞組的利用率。
選擇最佳的拓撲結構需要研究：輸入和輸出電壓范圍，電流范圍，成本和性能、大小和重量之比。
*本文系網絡轉載，版權歸原作者所有，如有侵權請聯系刪除
干貨｜一文讀懂二十種開關電源拓撲結構
什么是拓撲呢？所謂電路拓撲就是功率器件和電磁元件在電路中的連接方式，而磁性元件設計，閉環補償電路設計及其他所有電路元件設計都取決于拓撲。最基本的拓撲是Buck(降壓式)、Boost(升壓式)和Buck/Boost(升/降壓)，單端反激(隔離反激)，正激、推挽、半橋和全橋變化器。
開關電源的拓撲結構，常見拓撲大約有14種，每種都有自身的特點和適用場合。選擇原則是要看是大功率還是小功率，高壓輸出還是低壓輸出，以及是否要求器件盡量少等。
因此，要恰當選擇拓撲，熟悉各種不同拓撲的優缺點及適用范圍是非常重要的。錯誤的選擇會使電源設計一開始就注定失敗。下面為大家整理匯總了開關電源20種基本拓撲，幫助系統掌握每種電路結構的工作原理與基本特性。
展開 干貨｜一文教你如何選擇電源拓撲
“尺寸更小、成本更低、效率更高”是市場對新一代便攜式設備的要求，但設計工程師很難對這三種需求進行獨立優化。優化解決方案必須依據整體系統需求，對尺寸、成本及工作效率等因素進行綜合考慮。對設計工程師而言，電源拓撲的選擇多種多樣，其中包括降壓轉換器、低壓降穩壓器(LDO)、降壓/升壓轉換器等，但它們各有利弊，選用時應進行權衡。
本文將討論各種電源拓撲，尤其是在將鋰離子電池電壓轉換為3.3V電壓 電壓軌(大多數便攜式設備的電源電壓)時的利弊。本文還將說明降壓/升壓轉換器的不同應用，并解釋降壓/升壓轉換器的解決方案需“量身定做”的原因。
從圖1可以看出，將鋰離子電池電壓轉換為3.3V電壓軌的設計很有挑戰。在充滿電的情況下，典型的鋰離子電池放電曲線的起始電壓為4.2V。X軸起始點為“-5分鐘”，對應的電壓為電池充滿電時的開路電壓。在“0分鐘”時，電池接入負載，由于內部阻抗以及保護電路的作用，電壓開始下降。電池電壓緩慢降至約3.4V，然后電壓開始快速下降，原因是放電周期已接近終點。為充分利用電池儲存的電量，3.3V電壓軌需要在放電周期的大部分時間里使用步降轉換器，而在放電周期的剩余時間里使用升壓轉換器。
圖 1：1650mA-hr 18650 鋰離子電池放電曲線。
鋰離子電池電壓如何有效生成3.3V電壓軌的問題由來已久，其解決方案也是多種多樣。本文討論幾個常用解決方案，包括級聯降壓與升壓、降壓/升壓、降壓以及LDO電源拓撲等，并討論每種設計方案的利弊，以及系統運行時間的測量與對比。
展開 干貨 | 開關電源中11種拓撲結構，這樣選能事半功倍
21、總結
■此處回顧了目前開關式電源轉換中最常見的電路拓撲結構。
■還有許多拓撲結構，但大多是此處所述拓撲的組合或變形。
■每種拓撲結構包含獨特的設計權衡：
施加在開關上的電壓
斬波和平滑輸入輸出電流
繞組的利用率
■選擇最佳的拓撲結構需要研究：
輸入和輸出電壓范圍
電流范圍
成本和性能、大小和重量之比
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！
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射頻電路電源和接地的設計方法
射頻(RF)電路的電路板布局應在理解電路板結構、電源布線和接地的基本原則的基礎上進行。本文探討了相關的基本原則，并提供了一些實用的、經過驗證的電源布線、電源旁路和接地技術，可有效提高 RF設計的性能指標。考慮到實際設計中PLL 雜散信號對于電源耦合、接地和濾波器元件的位置非常敏感，本文著重討論了有關 PLL 雜散信號抑制的方法。為便于說明問題，本文以 MAX2827 802.11a/g收發器的 PCB布局作為參考設計。
設計 RF電路時，電源電路的設計和電路板布局常常被留到了高頻信號通路的設計完成之后。對于沒有經過認真考慮的設計，電路周圍的電源電壓很容易產生錯誤的輸出和噪聲，這會進一步影響到 RF電路的性能。合理分配 PCB的板層、采用星型拓撲的 Vcc引線（如圖1所示），并在 Vcc引腳加上適當的去耦電容，將有助于改善系統的性能，獲得最佳指標。
圖 1：星型拓撲的 Vcc布線
電源布線和旁路的基本原則
明智的 PCB板層分配便于簡化后續的布線處理，對于一個四層 PCB板(WLAN
中常用的電路板)，在大多數應用中用電路板的頂層放置元器件和 RF引線，第二層作為系統地，電源部分放置在第三層，任何信號線都可以分布在第四層。第二層采用連續的地平面布局對于建立阻抗受控的 RF信號通路非常必要，它還便于獲得盡可能短的地環路，為第一層和第三層提供高度的電氣隔離，使得兩層之間的耦合最小。當然，也可以采用其它板層定義的方式(特別是在電路板具有不同的層數時)，但上述結構是經過驗證的一個成功范例。
大面積的電源層能夠使 Vcc布線變得輕松，但是，這種結構常常是引發系統性
能惡化的導火 索，在一個較大平面上把所有電源引線接在一起將無法避免引腳之間的噪聲傳輸。反之，如果使用星型拓撲則會減輕不同電源引腳之間的耦合。
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。“接收信號”相當于被觀測的隨機過程，“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”。
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