1.1簡介

老師把開關(guān)電源描述成一個規(guī)模龐大的運輸系統(tǒng)，把規(guī)定時間內(nèi)運輸一定量的旅客比作功率。一種使用大型客車，但是相隔時間長，另一只就是用小型貨車，相隔時間很短。這樣就解釋了開關(guān)電源的頻率高的問題，問題形容的生動形象。減小能量包的大小，從而減小用來存儲和傳輸能量的尺寸。

輸入電壓Vin在規(guī)定工作范圍Vinmin-Vinmax內(nèi)變化，保持輸出電壓穩(wěn)定的過程成為網(wǎng)壓調(diào)節(jié)，也就是我們培訓(xùn)的張老師講的電壓調(diào)整率。

20天把開關(guān)電源拓?fù)渥隽艘槐椋。。?

1.2 概述和基本術(shù)語

    1.2.1 效率

    經(jīng)驗表明，溫度每升高10°C，系統(tǒng)失效的可能性就會加倍。因此，作為設(shè)計人員的技能之一就是盡量減小溫升，由此提高效率。

1.2.2 線性調(diào)整器

低壓降調(diào)整器，英文縮寫LDO，一般認(rèn)為最小壓降約為200mV或者更低才能稱為LDO。而傳統(tǒng)線性調(diào)整器的壓降通常約為2V，還有一種中間類型稱為準(zhǔn)LDO，其壓降介于兩者之間，約為1V。

線性調(diào)整器的優(yōu)點在于非常安靜，沒有噪聲，也沒有電磁干擾（EMI）。

通常，開關(guān)調(diào)整器在輸入和輸出端都需要接濾波器來減小噪聲，因為這些噪聲與鄰近設(shè)備相互干擾，并可能引起故障。開關(guān)變換器仍需要接入電感和定容組合的濾波器，有時甚至需要更多級濾波器來進一步衰減噪聲。

1.2.3 通過使用開關(guān)器件提高效率

實際開關(guān)過程有損耗，原因之一在于晶體管不可能完全地導(dǎo)通和關(guān)斷，當(dāng)它導(dǎo)通時，晶體管上有很小的壓降；當(dāng)它處于關(guān)斷狀態(tài)時，仍有很小的電流流過。另外，器件的開關(guān)不是瞬時完成的，半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通和關(guān)斷的狀態(tài)轉(zhuǎn)換通常需要一個過程。在此區(qū)間，V*I不為零，產(chǎn)生了額外的損耗。

半導(dǎo)體器件極大地增強了變換器的可靠性和使用壽命。其最大優(yōu)點是它不像機械開關(guān)那樣有物理慣性，從而能夠在導(dǎo)通和關(guān)斷兩種狀態(tài)間非常迅速地重復(fù)轉(zhuǎn)換。

書中提到：“開關(guān)變換的速度幾乎完全由外部驅(qū)動電路的功率和有效性確定?！睘槭裁词球?qū)動電路的功率??？誰給解釋下

1.2.4 半導(dǎo)體開關(guān)器件基本類型

NPN型晶體管比PNP型晶體管使用廣泛的原因是價格低廉。

MOSFET為電壓型控制

BJT為電流型控制

現(xiàn)代MOSFET在其導(dǎo)通和關(guān)斷的轉(zhuǎn)換過程中也需要有一定的門極電流。

BJT通常更適合于大電流裝置，因為其導(dǎo)通壓降是一常數(shù)，甚至在電流很大時也不變。這很大程度上降低了開關(guān)損耗，特別是開關(guān)頻率不太高時效果更明顯。MOSFET的導(dǎo)通壓降與通過的電流成比例，當(dāng)負(fù)載很大時其導(dǎo)通損耗就很大。

IGBT適合于較低頻率，大電流裝置，其驅(qū)動比BJT的要簡單的很多。

1.2.5 半導(dǎo)體開關(guān)器件并非理想器件

開關(guān)器件導(dǎo)通時會有雖小但不可忽略的正向?qū)▔航?，這將產(chǎn)生較大的導(dǎo)通損耗。

在轉(zhuǎn)換時間或交叉時間內(nèi)，無法使V=0或I=0，所以V*I不為零，這將導(dǎo)致額外的開關(guān)損耗，成為交叉損耗。

若有降低晶體管的正向?qū)▔航狄詼p小導(dǎo)通損耗，就可能造成開關(guān)轉(zhuǎn)換速度變慢，從而增加損耗。

1.2.6通過電抗元件獲得高效率

現(xiàn)代開關(guān)電源效率高的根本原因是電容和電感的有效共同使用。

電容和電感被歸類為電抗元件，因為他們具有獨特的儲能作用，該功能使其不發(fā)生功耗（本身不消耗能量），僅將所獲得的能量儲存起來。

電容儲存的能量成為靜電能量。

電感儲存的能量成為磁能。

無論在開關(guān)導(dǎo)通或關(guān)斷時改變開關(guān)狀態(tài)都會使得輸入與輸出有效隔開，但是輸出端負(fù)載總是乣連續(xù)的能量供給。因此需在變換器一定位置引入儲能元件。

電感能限制電流上升速度而沒有功耗，電感與電容配合后最終可以限制電容的浪涌電流，因而電感成為我們最后的選擇。

1.2.8 基于LC的開關(guān)調(diào)整器

諧振拓?fù)?，這類拓?fù)涞拈_關(guān)頻率需調(diào)整，而設(shè)計者通常希望調(diào)整器頻率能夠恒定。

實際上，任何變頻的開關(guān)拓?fù)涠紝a(chǎn)生難以預(yù)測的不同頻率的電磁干擾和噪聲。為減少這些危害，需要使用相當(dāng)復(fù)雜的濾波器。因此，諧振拓?fù)湓谏逃妙I(lǐng)域未能得到廣泛應(yīng)用。

1.2.9 寄生參數(shù)的影響

實際應(yīng)用中電抗元件的溫升可歸因于其自身固有的低值寄生電阻的熱損耗。

電感除了有基本參量電感L外，還有非零直流電阻（DCR），主要來源于繞組銅線。

類似，實際電容除含有基本參量電容C，也含有少量的等效串聯(lián)電阻（ESR）。

器件的正向?qū)▔航狄欢ㄒ饬x上也可看做串聯(lián)寄生電阻產(chǎn)生的導(dǎo)通損耗。

正常工作條件下，電壓控制開關(guān)調(diào)整器實際上市依靠輸出電容寄生的等效串聯(lián)電阻(esr)來將強環(huán)路穩(wěn)定。

這句話什么意思，誰能給解釋一下，謝謝！

1.2.10 高頻率開關(guān)時產(chǎn)生的問題

某些損耗隨溫度升高而增加，如MOSFET的導(dǎo)通損耗。

鋁電解電容隨溫度升高損耗降低。因為其ESR隨頻率升高而減小。

選擇高開關(guān)頻率的首要原因僅是使變化器能在超過人的聽覺范圍的頻率上工作。

另一原因是最大程度減小電源中器件的體積。電感尺寸與開關(guān)頻率成反比。

限制頻率提高的衛(wèi)衣原因是開關(guān)損耗，開關(guān)損耗與開關(guān)頻率精確成比例。

熱管理是良好的電源設(shè)計最重要的目標(biāo)之一。

1.2.11 可靠性，使用壽命和熱管理

熱管理的含義是盡可能吸收電源散發(fā)到四周的熱量，從而降低其溫度。

可靠性按正弦指數(shù)衰減。

溫度沒升高10°C，失效率加倍。

鋁電解電容的內(nèi)部電解液會隨時間而揮發(fā)，導(dǎo)致電容失效。

延長使用壽命與提高可靠性的方方是降低電源中元件的溫度以及電源內(nèi)部環(huán)境溫度。這需要外殼痛風(fēng)性好，在PCB上多裝散熱片，甚至內(nèi)置風(fēng)扇將熱空氣排出，當(dāng)然，也要考慮風(fēng)扇得失效率和使用壽命。

某些損耗會隨溫度的升高而減小，但是企圖以提高溫升來實現(xiàn)效率的提高和性能改善的想法是不可取的，因為溫升會顯著影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

一個優(yōu)秀的設(shè)計師最終平衡考慮可靠性，使用壽命，成本，性能，尺寸等因素，做出合理的選擇。

1.2.13 技術(shù)進步

肖特基二極管它有很大的漏電流而且最大反向電壓不超過100V，雖然導(dǎo)通壓降低。

功率變換的三種主要拓?fù)銪UCK，boost，buck-boost。

給大家留一個思考題一起探討

在功率變換討論中，人們總是很自然地注重于電壓。那為什么不注重考慮電流呢？