开关电源

磁学基本定律

（1）：均匀恒定磁场中，与磁场同方向的两点之间的磁动势为：

F = Hl

其中，H ：为磁场强度；

l ：为两点间的距离。

（2）：均匀恒定磁场中，垂直穿过某一面积的总磁通为：

下面是一个开关电源传导、辐射处理案例，通过整改调整Layout布线设计，最后通过测试，给电源设计工程师参考。

这是一款输入宽电压120-277V 60HZ，输出48V，273mA的电源，采用Buck拓扑结构。

注：在最初的设计中，预留电感L1、L2，CBB电容C1、C2作为传导测试元件，预留磁珠FB1、陶瓷贴片电容C9、贴片电阻R14、R15作为辐射测试元件；

传导测试：

1、短接L2，L1=4.7mH，C1=0.1uf，C2=0.1uf，

120V电压输入，L线传导图像：

作为工作于开关状态的能量转换装置，开关电源的电压、电流变化率很高，产生的干扰强度较大；干扰源主要集中在功率开关期间以及与之相连的散热器和高平变压器，相对于数字电路干扰源的位置较为清楚；开关频率不高（从几十千赫和数兆赫兹），主要的干扰形式是传导干扰和近场干扰；而印刷线路板（PCB）走线通常采用手工布线，具有更大的随意性，这增加了PCB分布参数的提取和近场干扰估计的难度。

具体各个频率点超标解决方案如下：

1MHz以内：

以差模干扰为主1.增大X电容量；2.添加差模电感；3.小功率电源可采用PI型滤波器处理（建议靠近变压器的电解电容可选用较大些）。

1M-5MHz：

差模共模混合，采用输入端并一系列X电容来滤除差摸干扰并分析出是哪种干扰超标并解决；

5MHz：

在电源设计中我们如何选择电源模块，那么选择的前提是，我们得了解各种电源，了解各种电源的区别，那样我们才可以正确的选择电源模块。

什么是模拟电源

即变压器电源，通过铁芯、线圈来实现，线圈的匝数决定了两端的电压比，铁芯的作用是传递变化磁场，主线圈在50HZ频率下产生了变化的磁场（我国），这个变化的磁场通过铁芯传递到副线圈，在副线圈里就产生了感应电压，于是变压器就实现了电压的转变。

模拟电源的缺点：

线圈、铁芯本身是导体，那么它们在转化电压的过程中会由于自感电流而发热（损耗），所以变压器的效率很低，一般不会超过35%。

音响器材功放中变压器的应用，大功率功放需要变压器提供更多的功率输出，那么，只有通过线圈匝数的增加、铁芯体积的增大来实现，匝数和铁芯体积的增加就会加重其损耗，所以，大功率功放的变压器必须做的非常大，这样就会导致笨重、发热量大。

什么是开关电源

请跟随我一起看下面这22张图，然后你就会了解开关电源等磁性元器件的分布参数了~

功率变换器中的功率磁性元件

作用：起磁能的传递和储能作用，必不可少的元件

特点：体积大，重量大，损耗大，对电路性能影响大

挑战：对变换器功率密度影响很大，成为发展瓶颈

功率变换器技术与磁性元件

拓扑：正激，反激，推挽，全桥移相，LLC，等，磁集成，磁耦合；

控制：控制芯片+控制电路，变压器环节+滤波器环节；

封装：PCB绕组，绕组+同步MOS, 超薄磁元件；

概述

开关电源中主要的发热元器件为半导体开关管、功率二极管、高频变压器、滤波电感等。不同器件有不同的控制发热量的方法。功率管是高频开关电源中发热量较大的器件之一，减小它的发热量，不仅可以提高功率管的可靠性，而且可以提高开关电源的可靠性，提高平均无故障时间（MTBF）。

开关管的发热量是由损耗引起的，开关管的损耗由开关过程损耗和通态损耗两部分组成，减小通态损耗可以通过选用低通态电阻的开关管来减小通态损耗；开关过程损耗是由于栅电荷大小及开关时间引起的，减小开关过程损耗可以选择开关速度更快、恢复时间更短的器件来减少。但更为重要的是通过设计更优的控制方式和缓冲技术来减小损耗，如采用软开关技术，可以大大减小这种损耗。减小功率二极管的发热量，对交流整流及缓冲二极管，一般情况下不会有更好的控制技术来减小损耗，可以通过选择高质量的二极管来减小损耗。对于变压器二次侧的整流可以选择效率更高的同步整流技术来减小损耗。对于高频磁性材料引起的损耗，要尽量避免趋肤效应，对于趋肤效应造成的影响，可采用多股细漆包线并绕的办法来解决。