史上最全开关电源专业术语介绍！（实用）
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6 f }% O+ k$ C* g 纹波
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■开关电源的输出并不是真正恒定的，输出存在着周期性的抖动，这些 抖动看上去就和水纹一样，称为纹波。
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纹波可以是电压或电流纹波。
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■通常用2个参数来描述纹波：
* ^+ M- x) g- ]5 n* a- V; l) i 最大纹波电压：纹波的峰峰值。
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纹波系数：交流分量的有效值与直流分量之比。
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纹波产生的原因
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■开关电源的纹波来自2个地方：
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低频纹波：来自AC输入的周期，电源对输入的抑制比不是完美的，当输入 变化，输出也会变化。
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高频纹波：来自开关切换的周期，开关电源不是线性连续输出能量，而是 将能量组成一个个包来传输，因此会存在和开关周期相对应的纹波。
' ~' ^5 ]% f0 q/ ^- R9 r+ X! b3 a ■如果是线性电源，是没有开关纹波的，只有低频纹波。
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纹波的影响
' q7 b) Q& q0 j0 f ■最大纹波会决定输出的峰值，本来输出是稳定的某个电压或电流，由 于纹波的影响，使得输出的峰值比平均值高，这可能会损坏负载。
; |4 w( L9 r& l- T7 U! u8 B; B 比如，对LED来说，过高的电流会减少LED的寿命。
0 }' f! K$ I5 U# _ ■过大的纹波系数会使得输出的能量不均衡平滑，从而偏离了直流输出 这个要求。
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比如，对LED来说，过大的纹波系数会使得LED亮度变化，造成闪烁。
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■如果开关电源用来驱动电池，LED灯这种负载，低频纹波的影响更大， 如果是驱动IC这种高速型负载，高频纹波的影响更大。
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纹波与噪声
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■纹波是由于AC周期或开关周期引起的输出抖动，而噪声是随机耦合到 输出上的高频信号，是不一样的。
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调整率
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调整率
h; w6 Z) L; l4 E ■电源在使用时，有两个明显变化的外部条件：输入和负载。好的电源 应该在输入和负载发生变化时，依然能维持恒压或恒流。
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■将输入或负载变化时，输出偏离额定输出的程度称为调整率，比如输 入在最大最小值之间变化，测量输出的偏差比率，为一个百分比，比 如5%，就称为调整率为±5% 。
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■注意区分调整率和纹波，纹波是输出的动态特征，而调整率是让电源 工作在极限外部条件下，输出的极限偏差。
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调整率类型
# E, U( E+ j7 `/ `! p! o$ y9 O ■输入调整率
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其他条件不变，调节输入时，输出的偏差，对于AC电源来说，是以AC线的 有效电压作为变化区间，比如以180~264作为上下限来变化。
4 C$ G+ ~8 f7 C, s a 有时还会调节AC的频率，来看输出是否有偏差，比如从47~63Hz区间。
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■负载调整率
: S4 j$ d9 R* J1 H 其他条件不变，调节负载时，输出的偏差。
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■综合调整率
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同时调节输入和负载，找出最差的偏差。
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LED恒流驱动
. O* E1 k! e I6 q6 \) O8 @% O+ y8 D ■为什么照明用LED都是电流驱动？
. P; R/ Z( a, h; }; g* g$ Q9 s LED是二极管，而二极管的PN结的正向导通阻抗是负温度系数，随着温度 的升高，二极管正向导通阻抗降低。
$ I& U! [. \2 s& X& \' R6 _% ] 如果用恒压源驱动LED，随着LED工作，温度开始升高，温度升高后，正 向导通阻抗降低，由于I=U/R，电流升高，且由于功率P=U*I，功率也增加， LED发热更厉害，进一步刺激温度升高，陷于恶性循环，直到LED损坏。
. k% M) u3 x$ l# y8 X 恒压源驱动时，温度和电路是一对正反馈。
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所以照明LED都是恒流驱动，如果是非照明，LED几乎没有温升，此时可 以用恒压驱动。
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恒流精度
" ^( w; f. e$ b( } ■恒流精度和其他电影的恒压效果一样，体现在几个方面。
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当负载发生变化时，电源输出的电流的恒定程度。
4 w7 k; V K H/ H( w 在实际应用时，多个不同的LED串不可能阻抗特性完全相同，将这些不同的负载 接到电源上后，电流的误差就定义为恒流精度。
! U" K8 p" P$ Z- B 不光是多负载，同一个LED，温度不同时，阻抗特性也不同，不同温度下电流也 是有误差的，但这和前面的条件本质还是一样，都是负载变化。
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因此在测试恒流精度时，需要使用电子负载，让负载在合理的范围内变化，测量 电压的电流误差。
$ C$ `* w1 n$ K& T( E0 _/ [/ u, q& q 当电源内部元件参数变化时，电源输出的电流的恒定程度。
3 o! R/ o7 w/ m1 p/ z) G2 ?2 y& U/ f 这并不是标准的恒流精度的定义，但目前很多电源都是有这个要求，其中一个重 要的指标是储能元件，比如电感，或变压器，感值存在误差时，电源输出电流的 恒定度。
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考虑到成本因素，储能元件在加工时偏差是很大的，所以，电源应当设计成对储 能元件的感值不敏感。
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锂电池恒流驱动
: w- I0 X: J3 d8 R) h1 e6 s! n; X ■便携式设备所用的锂电池，在不同电量的情况下，电压是不同的，以 手机所用的锂电池为例，电池在满能量时约4.2V，低能量时约2.5V。
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■如果使用恒压源对电池充电，当电池电量较低时，充电电流会极大， 相当于电压源接到电容上，会损坏电池。
" g2 T; Y9 } G( a+ Q* ] 损坏的原因是大电流带来的大发热。
+ D7 }% d6 W0 ?" _7 i# ~/ c ■为了限制大电流，目前的充电器都是使用恒流-恒压充电，当电池电压 低时，使用恒流输出。
w; H$ J1 N/ Y, N, s 冲击与浪涌
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冲击电流
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■如果负载为一个容性负载，将一个电压源直接加到负载上时，会产生 一个非常大的电流，这个电流就称为冲击电流。
0 A/ \9 Z1 ^# T$ P* L! {& k 过大的冲击电流会使得交流线上的保护电路识别为短路，会导致空气开关 跳闸，熔断保险丝等问题。
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■对于AC电源来说，将电源接到AC线上的一瞬间，AC电源本身就是一 个容性负载，假如此时电源的负载处在满负荷状态，且AC线正处在峰 值电压处，会产生最大的冲击电流。
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浪涌（电压）
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■闪电，雷击等会在电网上制造时间非常短的高电压脉冲或者高能量脉 冲。
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这种过压通常是由专门的保护器进行保护，比如浪涌放电器。
9 E5 `' c# a9 U, i3 J; G( Z5 C ■大功率设备断开或接入电网时，会使得电网电压上升或跌落。为了保 护电源，有时会使用一个压敏电阻接在输入端。
# ?( i% H$ q# F5 M& d6 r6 r7 R3 C& G 压敏电阻的组织和其上的电压有关，当电压变高时，阻值降低。
- [, d7 r1 l9 r# I. O$ i6 ` 为什么压敏电阻不能包含雷击等产生的脉冲，因为这种浪涌有可能是同时 出现在L线和N线上的。
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值得收藏！史上最全开关电源专业术语介绍！
' @3 C5 D% k' B0 P8 x 效率和待机功耗
+ Z- P+ m& B ~& }& B" { 效率和待机功耗
+ O" E" h- s F; f ■这两个概念很简单，但有一点需要厘清，就是电源在工作时：
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■虽然待机功耗就是电源本身的全部损耗，但是在电源带负载时，电源 本身的功耗要大于待机功耗。
- u& e! i. N, z9 T* `- n7 F 电源本身的功耗主要来自于电感/变压器的损耗，开关管的损耗，二极管的损耗，这些损耗都和切换频率有关，而目前的开关电源，在输出功率很低时，都会将频率降低以节能，所以电源本身的功耗在带负载工作时和待机时是完全不同的。
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但是效率是随着负载消耗增加而升高的，这个很好理解，待机时效率为0， 而带负载时，电源本身功耗的增加跟不上负载消耗的增加。
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ESR
6 \4 D$ z* e/ u8 {4 G 电容ESR
8 Q+ S5 E$ P: x/ r+ y4 o ■开关电源都需要在输出加一个电容，将切换电路投递过来的断续能量 平滑成稳定的线性输出，这个电容的重要性不言而喻。
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■一个非理想因素就是所有的电容都有等效串联电阻(ESR)，这个电阻会 导致一系列问题。
! x% F! N9 R" {& K3 |4 c 电容稳压的原理就是当VO电压上升时，吸入电流，将能量存储于电容，当 VO电压下降时，吐出电流，释放能量。这个过程中，电流始终流过ESR。
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ESR导致的纹波
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■ESR是输出高频电压纹波的罪魁祸首，当电容储能和释能时，电流方 向相反，因此输出在VO=VC+VESR，和VO=VC+VESR之间切换，ESR越 大，纹波电压越大。
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电解电容ESR的危害
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■为了降低成本，通常输出电容会使用偏移的电解电容，但是电解电容 的ESR是较高的。
/ h) y" U, {7 n |' P ESR大小：电解电容 > 钽电容 > 陶瓷电容。
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■对于电解电容来说，高纹波电压倒在其次，要命的是ESR会导致电容 发热，电流越大，发热越厉害，发热越厉害，电解电容的电解液蒸发 得越快，随着电解液的蒸发，ESR加大，发热更高，陷入恶性循环。
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电解电容本身就寿命不高，是电源系统中寿命最短的器件，由于ESR导致 的发热，会加快电解电容报废，所以开关电源随着时间的推移，纹波电压 会越来越大。
4 w* J! C& S, p% h& _ 解决ESR的问题
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■解决方法是降低ESR阻值或降低流过ESR的电流，降低流过ESR的电流 比较麻烦，比较简单的方法是降低ESR阻值。
- p$ n2 h: [$ a1 P 可以采用低ESR的电解电容替代普通电容，或者用多个电容并联来替代单 个电容。
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多个电容并联的方法缺点是占用大量的空间，在小体积电源中应用受限， 所以有时会用陶瓷和电解电容并联的方法，甚至用一种多层陶瓷电容替代 多个陶瓷电容。
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动态
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动态响应
6 Q* k& O* Z, y4 H( j ■通常动态响应特指电源的输入，负载阶跃变化所导致的输出被扰动后 恢复正常的过程。
' s. H% k* J' r% | ?AC电源的输入为不间断交流，一般不关心输入的阶跃变化，动态响应通常 仅限于描述负载在一定范围内变化时的响应。
% h9 P0 _- Y$ D0 A, H, @, F ■通常定义空载为0%，满载为100%，然后用负载在某2个百分比之间的 切换来定义负载变化。
! ]. Q* t6 }' {" p, F3 b ?常用的负载变化有0-100,10-90,20-80,25-75，取决于应用，对于充电器这类 需要热插拔的应用，最大的变化在0-100。
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动态响应的指标
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■动态响应一般有2个指标，一个叫过冲幅度，另一个叫稳定时间。
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过冲幅度定义为输出偏离稳定值的幅度，有上冲和下冲。
0 s' J! L" O( a5 S 稳定时间是负载开始变化到输出达到能接受的范围内的实际。
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动态响应和阶跃响应
& y7 d9 A7 o" t% n ■阶跃响应，指的是输入阶跃，输出跟着阶跃，也就是说输出要尽快的 变到目标值，而动态响应指的是负载阶跃，输出要尽快的稳定下来。 这两者在形式上不同，但本质是相同的。
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以恒压输出为例，当负载突变时，为了维持电压恒定，需要调整电流，电 流调整的过程，通过负载就会表现出电压的波动，所以，负载的动态响应， 其本质就是负载-输出电流这个传递函数的阶跃响应。
+ Q" p4 W% B' c1 e6 i" Z- ~2 H- J ■将Load视为输入，IOUT和VOUT视为输出。
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将Load视为输入后，REF就是固定值，整个系统的传递函数变为Load-IOUT 的传递函数。
1 Y- J: P- d9 A+ M9 g( l1 \ 对于负载非阻性的应用，比如电池等，也将其模拟为电阻。
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■将一般性电源系统适用于动态响应的系统框图重画如下：
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值得收藏！史上最全开关电源专业术语介绍！
" D, G0 z, S6 x+ p6 _! k: I# Z: x% i& w
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发表于 2019-9-29 10:30
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