开关电源

开关变压器”一般是指“开关电源”里面所用的变压器，工作在十几到几十千赫兹甚至几百千赫兹频率的脉冲状态下，铁芯一般采用铁氧体材料。开关电源变压器是加入了开关管的电源变压器，在电路中除了普通变压器的电压变换功能，还兼具绝缘隔离与功率传送功能一般用在开关电源等涉及高频电路的场合。

开关电源变压器作用

开关电源变压器和开关管一起构成一个自激（或他激）式的间歇振荡器，从而把输入直流电压调制成一个高频脉冲电压。

在<a href="http://mouser.eetrend.com/content/2019/100018334.html">上一篇</a>文章中，作为噪声对策的基础知识，分共模噪声和差模噪声分别介绍了大致对策。本文中将概述开关电源的输入滤波器，后续将会分别详细介绍。

开关电源的输入滤波器

开关电源的输入滤波器是针对共模噪声和差模噪声，分别采用适合不同噪声特性的滤波器。

<a href="http://mouser.eetrend.com/content/2019/100018287.html">上一篇文章</a>中介绍了噪声对…。本文将对步骤4“增加滤波器等降噪部件”进行详细解说。

开关电源噪声对策的基础知识

从本文开始进入新篇章“噪声对策”。这里所说的“噪声对策”是指针对“开关电源”噪声的对策。不过基础部分和思路与一般噪声是相通的。新篇章的第1篇将介绍“噪声对策的步骤”。

噪声对策和产品开发阶段

在介绍噪声对策步骤之前，先来了解一下从产品的设计/开发到量产的过程中，应该在哪些阶段采取噪声对策。

右图是相对于设计/开发、评估、量产的时间轴，采取噪声对策的灵活性（即可以采取的对策的选项多少）以及对策所需成本的示意图。纵轴可以理解为越往上越“高”。

由图可见，随着开发进程的推进，可使用的噪声对策技术和手段越来越有限，对策成本也越来越高。开始量产后发现噪声问题，想采取对策，但无奈产品已成型，束手无策，最终只能变更PCB板．．.等等，这样的事情谁也不希望发生。

本文将探讨实际的开关电源产生的噪声。

开关电源产生的噪声

首先，使用同步整流型降压DC/DC转换器的等效电路来了解一下开关电流的路径。

SW1为高边开关，SW2为低边开关。SW1导通（SW2为OFF）时，电流路径是从输入电容器到SW1、再经由电感L到输出电容器。SW2导通（SW1为OFF）时，电流路径是从SW2经由L再到输出电容器。下图表示这些电流路径的差分，每当开关ON/OFF时，红色线路的电流都会急剧变化。该环路的电流变化非常剧烈，所以会因PCB板布线电感而在环路内会产生高频振铃。

开关电源中的全部缓冲吸收电路解析，收藏了！

由 cathy 提交于周五, 8 三月 2019 - 15:00

基本拓扑电路上一般没有吸收缓冲电路，实际电路上一般有吸收缓冲电路，吸收与缓冲是工程需要，不是拓扑需要。

吸收与缓冲的功效：

● 防止器件损坏，吸收防止电压击穿，缓冲防止电流击穿

● 使功率器件远离危险工作区，从而提高可靠性

● 降低（开关）器件损耗，或者实现某种程度的关软开

● 降低di/dt和dv/dt，降低振铃，改善EMI品质

● 提高效率（提高效率是可能的，但弄不好也可能降低效率）

也就是说，防止器件损坏只是吸收与缓冲的功效之一，其他功效也是很有价值的。

吸收

吸收是对电压尖峰而言。

电压尖峰的成因：

● 电压尖峰是电感续流引起的。

● 引起电压尖峰的电感可能是：变压器漏感、线路分布电感、器件等效模型中的感性成分等。

● 引起电压尖峰的电流可能是：拓扑电流、二极管反向恢复电流、不恰当的谐振电流等。

减少电压尖峰的主要措施是：

开关电源（SMPS）是一种非常高效的电源变换器，其理论值更是接近100%，种类繁多。按拓扑结构分，有Boost、Buck、Boost-Buck、Charge-pump等；按开关控制方式分，有PWM、PFM；按开关管类别分，有BJT、FET、IGBT等。本次讨论以数据卡电源管理常用的PWM控制Buck、Boost型为主。那接下来就让我们一起学习下开关电源该如何配置合适的电感吧~

开关电源的主要部件包括：输入源、开关管、储能电感、控制电路、二极管、负载和输出电容。目前绝大部分半导体厂商会将开关管、控制电路、二极管集成到一颗CMOS/Bipolar工艺的电源管理IC中，极大简化了外部电路。

其中储能电感作为开关电源的一个关键器件，对电源性能的好坏有重要作用，同时也是产品设计工程师重点关注和调试的对象。随着以手机、PMP、数据卡为代表的消费类电子设备的尺寸正朝着轻、薄、小巧、时尚的趋势发展，但与之相反产品性能越强所需要的电感和电容容量更大、尺寸更大。因此，如何在保证产品性能的前提下，减小开关电源电感的尺寸（所占据的PCB面积和高度）是本文要讨论的一个重要命题，设计者将不得不在电路性能和电感参数间进行折中。

现在我们的生活可谓是离不开电源，照明需要电源，看电视需要电源，空调需要电源……所以如果我们在装修新房子最不能忽略的东西就是电源，如果房子里没有电源，可以说什么事情都不能干。因此，我们在设计开关电源时就需要格外注意，不能让电路出现问题。那么，开关电源设计时需注意什么？我想下面五个方面需格外注意。

1、布线

布线的设计要求在开关电源设计中是非常严格的，要做好才能过关。要是设计师在设计前期没处理好布线的工作，那么以后的用电会存在很大的安全隐患。所以在此我建议大家在购买开关电源的时候要注意排线的实际情况，以防发生无法挽回的伤害。

开关电源工作时，如何抑制纹波和减小高频噪声？

由 cathy 提交于周三, 27 二月 2019 - 15:53

开关电源纹波的产生

我们最终的目的是要把输出纹波降低到可以忍受的程度，达到这个目的最根本的解决方法就是要尽量避免纹波的产生，首先要清楚开关电源纹波的种类和产生原因。

随着SWITCH的开关，电感L中的电流也是在输出电流的有效值上下波动的。所以在输出端也会出现一个与SWITCH同频率的纹波，一般所说的纹波就是指这个。它与输出电容的容量和ESR有关系。这个纹波的频率与开关电源相同，为几十到几百KHz。

另外，SWITCH一般选用双极性晶体管或者MOSFET，不管是哪种，在其导通和截止的时候，都会有一个上升时间和下降时间。这时候在电路中就会出现一个与SWITCH上升下降时间的频率相同或者奇数倍频的噪声，一般为几十MHz。同样二极管D在反向恢复瞬间，其等效电路为电阻电容和电感的串联，会引起谐振，产生的噪声频率也为几十MHz。这两种噪声一般叫做高频噪声，幅值通常要比纹波大得多。

如果是AC／DC变换器，除了上述两种纹波(噪声)以外，还有AC噪声，频率是输入AC电源的频率，为50～60Hz左右。还有一种共模噪声，是由于很多开关电源的功率器件使用外壳作为散热器，产生的等效电容导致的。因为本人是做汽车电子研发的，对于后两种噪声接触较少，所以暂不考虑。