庆祝12年的权力提示
文章：Robert Taylor
让我们来看看并突出一些最有用的电力提示，甚至是这一天的电源设计工程师......
2008年7月，Robert Kollman开始了一个专栏来分享电源设计的常见提示和技巧。当时，Texas Instruments（TI）Power Design Services团队有一个大型的参考设计图书馆，涉及许多最常见的电源设计挑战。万博投注网址现在是时候开始与社区分享这种知识的时候了，我们的恰当地命名为“权力提示”变得瞬间。
12年后的今天，我们每月的专栏文章已经达到了100篇!为了纪念这一里程碑，我想回顾并强调我发现的一些最有用的电源技巧，这些技巧甚至在今天都与电源设计工程师有关。
我们的初始主题包括提示和基本方程，以帮助简化设计过程。在权力提示＃1，Robert讨论了如何选择电源转换器的正确开关频率，涵盖电源大小（体积）与开关频率之间的关系。这通常是电源设计的第一步，并通过整个设计过程一直具有纹波效果。图1显示同步降压转换器的主要部分的体积随频率增加。尽管这个话题已经有12年的历史了，但它仍然是电源设计的黄金法则。频率越高，体积越小。
图1电源组件容积与开关频率相关。
有趣的是，他没有停止那个点，发布进一步讨论哪些组件开始将大小占据频率增加。基于操作频率，还可以对最佳半导体管芯尺寸的设计的影响，因此选择右部是至关重要的。
权力提示＃10，被重新签名这个训练视频，是我的最爱之一。当为设计选择输出电容时，我仍然使用这种技术。本文介绍了如何简单地估计您的瞬态响应。电源设计人员的一项重大挑战是根据改变负载条件来弄清楚输出电容。快速获取第一级近似的方法是使用闭环输出阻抗和负载步骤变化。
如果您知道最大允许的输出电压偏差，则可以简单地拍摄电压并将其除以负载电流步骤以计算最大转换器输出阻抗。然后，您可以使用转换器的带宽来确定必要的陶瓷输出电容。您需要考虑对电容器的等效串联电阻（ESR），但是对验证结果进行快速仿真应该非常简单。
电力提示＃49，＃50和＃51探讨了不同电容寄生菌的影响。对于每天设计电源的工程师，其中一些可能看万博投注网址起来很明显，但对于那些兼职设计师或行业新的人来说，这些提示是黄金。权力提示＃49在选择这种类型的电容器时，涵盖多层陶瓷电容器（MLCC）和三件事，以记住。首先是了解与温度和容差相关的三位代码（例如，X7R，Y5V和X6）。图2显示了如何将代码分解的示例。These temperature ratings and tolerances are very important when selecting a capacitor.虽然采购部门可能喜欢Y5V帽的价格，但试图保持循环稳定，电容差异+ 80至-20％将是一个挑战。
图2陶瓷电容器温度和公差可以与三位数代码相关联。
要记住的第二件事是DC偏差的影响。电容器具有最大工作电压和初始电容。对于MLCC，随着电容器两端的电压增加，有效电容下降。有时，这一液滴可能非常显着，多达70％至80％，因此您的10-μF电容实际上仅为3μF！
与MLCCS的第三个陷阱与可靠性和开裂有关。因为电容器由堆叠和按住的许多层制成，所以电容器可以在电路板移动或弯曲时破裂电容器。由于此问题，电源设计人员通常将陶瓷电容器的壳体尺寸限制为1210封装。
权力提示＃50涵盖电解电容器和在电源中使用它们时的一些重要因素。例如，在设计成具有长寿命的应用中，通常第一组件失效将是铝电解电容器。铝电容器被评定为最高温度和小时数。105°C的典型评级可能是1,000小时。每10°C的温度降低，预期寿命加倍。如果像这样的产品LED灯泡应该持续25年（每天4小时），它需要能够运营〜36,000小时。这意味着电容器需要在小于55°C的温度下操作，这是一种像灯泡一样封闭的东西的艰难任务。铝电容器的第二个主要问题是ESR与温度的变化。铝电容器的ESR可以在操作条件下通过20倍。这可能会根据电源的操作环境创建循环不稳定。
权力提示＃51检查不同类型的电容器以及寄生物质如何影响电压纹波。重要的是要了解所用的电容类型以及如何确定电压纹波。电容器不仅具有与它们相关的电容，而且还具有ESR和等效串联电感（ESL）。这些寄生元件中的每一个有助于电压纹波形状的不同分量。图3.显示每个寄生元件的降压转换器中的所得波形。电容器类型对这些参数的行为方式产生很大影响。随着功率转换器的开关频率增加，寄生件开始在整体设计中发挥更大的作用。
图3.电容器的寄生元件导致波形。
2014年8月，Robert Kollman在退休前写了他最后的电力技巧。该系列占据了一年多年来的一年，但在2016年夏天回来了，有很多工程师在TI的电力设计服务团队轮流发布提示。当我们爬到100时，我们添加了一些基于原始系列基础知识的有用条目。
在权力提示＃81，我们涵盖了光耦合器的适当偏见。对于任何试图通过Opto反馈补偿隔离电源的人，这个提示非常有帮助。在权力提示＃89和＃92，讨论高频谐振变换器的设计注意事项，为开始这些非常复杂的设计提供了一个良好的基础。万博投注网址对于任何想要设计高转换比提升器的人，权力提示＃90显示使用触摸电感器提供更多升压的巧妙方法。
From all of us on the Power Design Services team at TI, we’re honored to reach the milestone of 100 Power Tips, and looking forward to the next 100. If you would like to see us cover something specific or share your favorite power tip, post a comment below.
Robert Taylor是德克萨斯乐器的应用经理。
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