揭秘如何設(shè)計(jì)一款好電源

電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展推動(dòng)了電源技術(shù)這一領(lǐng)域的飛速前進(jìn)，同時(shí)也給電源工程技術(shù)人員帶來了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，小到家用電器，大到大型電力行業(yè)所用的儀器設(shè)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(yè)知識(shí)水平的工程師來完成設(shè)計(jì)和開發(fā)。

在電子世界的浩瀚星空中，電源如同那顆不滅的恒星，為無數(shù)電子設(shè)備提供著生命之源。從簡單的手電筒電池到復(fù)雜的服務(wù)器電源系統(tǒng)，每一種電源的背后都凝聚著工程師們的智慧與汗水。那么，這神奇的電源究竟是如何被“煉成”的呢?讓我們一同揭開它的神秘面紗。

而電源工程師主要是指從事開關(guān)、通訊、設(shè)備等電源的設(shè)計(jì)與研發(fā)工作的相關(guān)人員。

那么，一個(gè)成熟的電源工程師是怎樣工作的呢?

主要有十點(diǎn)：

一、接過電源設(shè)計(jì)要求!評(píng)估成本，定可行性方案。

二、根據(jù)客戶報(bào)價(jià)!給定大體的元件成本與生產(chǎn)成本，可行性電路。

三、構(gòu)想出原理圖!確定所選取的功率管，變壓器，最穩(wěn)定最簡單生產(chǎn)又方便的原理方案。

四、根據(jù)原理圖，客戶給定的樣板要求或外殼要求設(shè)計(jì)PCB。

五、根據(jù)原理圖，裝配合適元件，對(duì)電器參數(shù)調(diào)整。讓本機(jī)在最低要求下能正常工作。

六、上負(fù)載測試，功率達(dá)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(wěn)定度，轉(zhuǎn)換效率。在這一個(gè)程中，對(duì)電子元件進(jìn)行合適的參數(shù)調(diào)整。

七、強(qiáng)化測試!也就是超負(fù)何，短路，低壓，過壓，強(qiáng)溫，防震等測試。

八、根據(jù)樣板確定原理圖準(zhǔn)確的參數(shù)，定好方位圖，物料圖，發(fā)給生產(chǎn)部，倉管，跟單員，對(duì)樣板進(jìn)行小批量生產(chǎn)。

九、對(duì)樣板進(jìn)行嚴(yán)格測試，各種性能OK，由業(yè)務(wù)員發(fā)給客戶評(píng)估。OK了，可以量產(chǎn)。

十、以后生產(chǎn)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行跟蹤，改良，以最短時(shí)間，最好質(zhì)量給客戶出貨。

以上十點(diǎn)，沒提過工程師的參數(shù)是如何得出來的。

其實(shí)，工程師所有參數(shù)是從經(jīng)驗(yàn)與調(diào)試中出來的。我們?cè)O(shè)計(jì)電源，對(duì)參數(shù)的計(jì)算95%是不要的。比如逆變器，1000W，可以用兩個(gè)55，因?yàn)槊總€(gè)都能達(dá)500，也可以用4個(gè)40，因?yàn)槊總€(gè)40可以達(dá)350W。變壓器，哪用算呢!不過要有經(jīng)驗(yàn)。

當(dāng)然你也可以參考完成的產(chǎn)品來定!線圈數(shù)，我們也要給驗(yàn)。電路參數(shù)，對(duì)于電子元件，就那幾個(gè)：電阻，電容，二極管，三極管，電感，熱敏，壓敏，場管，變壓器，保險(xiǎn)，集成電路等。

各個(gè)元件的組合，也就是我們的基本電路：放大，濾波，隔離，信號(hào)源，穩(wěn)壓，比較，電流放大，電壓放大等常駐用電路。當(dāng)然還要加上自己想出來的一些獨(dú)立電路!

所以，可以把電源板看成一個(gè)統(tǒng)一體，然后有所需用常用電路相拼。這樣就能得出一款好的產(chǎn)品。對(duì)于新產(chǎn)品，要用自己比較了解又有把握的電路!如不是，設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品，在生產(chǎn)上問題就會(huì)非常多!

電源用通常理解的話說：是一種可以為電子電器提供合適電壓，電流，波形與頻率的轉(zhuǎn)換裝置!比如：直流電源，可以理解為頻率為零，波形為直線的電源。交流電源，可以理解為電壓交替變換(正負(fù)在兩電極間轉(zhuǎn)換)，有頻率，波形的電源!

不管哪一種電源，都可以用微分積分?jǐn)?shù)學(xué)把它在任一點(diǎn)時(shí)間內(nèi)的值求解，且有唯一解，比如：方波，是有無數(shù)量級(jí)的正弦波組成，因此，方波可以分解為奇次諧波與牛次諧波，我們一般取值3次諧波就可以滿足要求，占功率最大部分是基波。

由于現(xiàn)在的電源采用的變壓器基本上為高頻磁心，所以場效應(yīng)管就成為主要的功率器件!大家都明白，場效應(yīng)管是工作在開關(guān)狀態(tài)的，所以以它作為功率管，電源輸出的都是脈沖方波，因此場效應(yīng)管為功率的電源都帶有很大份量的諧波與基波!

對(duì)于場效應(yīng)管為開關(guān)功率管的電源，還要明白的就是：場效應(yīng)管所生產(chǎn)的損耗90%是在開通至關(guān)斷的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的，因?yàn)殚_通與關(guān)斷時(shí)間內(nèi)都有一個(gè)很大的瞬間電阻!所以解決開關(guān)電源問題，其實(shí)主要的工作就是如何減小開通，關(guān)斷損耗，對(duì)于諧波，可以通過濾波器來解決!

我們還有一點(diǎn)要明白的就是：場效應(yīng)管對(duì)瞬間變化的電壓很敏感，所以給它供電的電源必須電壓要穩(wěn)定!

最后要明白的就是：它的柵極電阻很大，一點(diǎn)點(diǎn)電壓就可以讓其開通，基本上不要求有電流。所以場效應(yīng)管是一種電壓控制元件。

使用好場效應(yīng)管的注意事項(xiàng)：

1、供電電壓要穩(wěn)定。

2、控制好開通，關(guān)斷損耗。

3、適當(dāng)降低柵極電阻，防止誤導(dǎo)通。

4、要有低通放電電路與速充電電路，因?yàn)閳龉苁菛艠O有電容，其電容充電要快，放電也要快!所以要用圖騰柱電路。

如何設(shè)計(jì)一款好電源：

第一：確定你的電源功率與輸入電壓。由電源功率選擇開關(guān)管的開關(guān)電流，變壓器體積，輸入電壓確定開關(guān)管的耐壓與變壓器輸入圈數(shù)。

第二 ：不管何種電壓，電源功率，用到場管都要有低通放電與速充電電路。

第三：變壓器要有吸收電路，把諧波吸收。

第四：場管柵極內(nèi)阻要用電阻接地拉低。

第五：要選擇合適的開關(guān)頻率，保證靜太損耗最小的同時(shí)，場管轉(zhuǎn)換效率最高。

第六：對(duì)于輸入電壓超過75V時(shí)，要考濾諧振電路作為負(fù)助功能電路。

第七：功率過大時(shí)，要考濾PFC電路接入設(shè)計(jì)中。

第八：驅(qū)動(dòng)信號(hào)要穩(wěn)定!且要有5V以上。

不管是開關(guān)電源，逆變電源，高頻設(shè)計(jì)成為主要的技術(shù)手段與主流!對(duì)于很多沒計(jì)過電源或是對(duì)電源設(shè)計(jì)還未達(dá)到項(xiàng)目開發(fā)能力的人來說，一想到設(shè)計(jì)，就會(huì)想到各種各樣的計(jì)算模式!這種想法是對(duì)的，但做法是錯(cuò)的!