开关电源开关器件的选择
选择低导通电阻(Rds(on))、高开关速度的MOSFET/IGBT,并考虑SiC/GaN器件以降低损耗。以减少导通损耗。
开关电源拓扑结构的选择
根据应用需求选择合适的开关电源拓扑结构,如升压(Boost)、降压(Buck)、反激(Flyback)或桥式等。拓扑结构需根据输入输出电压、功率等级和应用场景选择,如Buck用于降压、Boost用于升压、LLC谐振用于高效场景。
开关电源控制策略的优化
采用电流模式控制或数字控制(PID、模糊控制)提升动态响应和稳定性,如电流模式控制或电压模式控制,以提高电源的响应速度和稳定性。开关频率需在开关损耗与滤波效果间取得平衡,轻载时可考虑变频(PFM)或混合调制策略。
开关电源电磁干扰(EMI)的控制
使用合适的EMI滤波器,减少开关电源的电磁辐射。通过π型滤波器、共模电感和优化布局抑制传导与辐射干扰。采用低损耗磁性材料(如PC40)和优化绕法减少磁芯损耗。
开关电源热管理的优化
优化开关电源的散热设计,如增加散热片或使用风扇,以提高热传导效率。热管理需选用耐高温器件,合理设计散热结构(散热片、风扇)或采用液冷系统。
开关电源PCB布线优化
减小功率回路和信号回路的面积,分隔模拟/数字地,保持高速信号间距,以减少电感和电磁干扰。系统级可考虑节能模式、负载管理及同步整流技术进一步提升效率。
开关电源开关频率的选择
根据开关电源的效率和所需输出功率,选择合适的开关频率,以平衡效率和EMI之间的折衷。
开关电源磁性元件的设计
优化变压器的磁芯材料和匝比,以减少磁滞损耗和涡流损耗。
开关电源保护措施的完善
设计过流保护、过压保护等保护电路,以确保开关电源在异常情况下不会损坏。
