电源工程师常用的几个典型电路分析

电子信息技术的飞速发展推动了电源技术这一领域的飞速前进，同时也给电源工程技术人员带来了前所未有的机遇和挑战，小到家用电器，大到大型电力行业所用的仪器设备，无不需要电源来提供能源，这也更需要大量具有电源专业知识水平的工程师来完成设计和开发。

而电源工程师主要是指从事开关、通讯、设备等电源的设计与研发工作的相关人员。

那么，一个成熟的电源工程师是怎样工作的呢？主要有十点：

一：接过电源设计要求！评估成本，定可行性方案。

二：根据客户报价！给定大体的元件成本与生产成本，可行性电路。

三：构想出原理图！确定所选取的功率管，变压器，最稳定最简单生产又方便的原理方案。

四：根据原理图，客户给定的样板要求或外壳要求设计PCB。

五：根据原理图，装配合适元件，对电器参数调整。让本机在最低要求下能正常工作。

六：上负载测试，功率达80测式，检查输出波形，电压要求，电磁性能，功率管温度，电压稳定度，转换效率。在这一个程中，对电子元件进行合适的参数调整。

七：强化测试！也就是超负何，短路，低压，过压，强温，防震等测试。

八：根据样板确定原理图准确的参数，定好方位图，物料图，发给生产部，仓管，跟单员，对样板进行小批量生产。

九：对样板进行严格测试，各种性能OK，由业务员发给客户评估。OK了，可以量产。

十：以后生产对项目进行跟踪，改良，以最短时间，最好质量给客户出货。

作为一名合格的电源工程师平时工作经验的积累很重要，但同时也应该提高理论水平，通过积累几个常用的电源电路，说不定下次就能用上，真是学习吧！

1、反激式电源中的铁氧体磁放大器对于两个输出端都提供实际功率(5V 2A和12V 3A），两者都可实现± 5%调节)的双路输出反激式电源来说，当电压达到12V时会进入零负载状态，而无法在5%限度内进行调节。线性稳压器是一个可实行的解决方案，但由于价格昂贵且会降低效率，仍不是理想的解决方案。

我们建议的解决方案是在12V输出端使用一个磁放大器，即便是反激式拓扑结构也可使用。为了降低成本，建议使用铁氧体磁放大器。然而，铁氧体磁放大器的控制电路与传统的矩形磁滞回线材料(高磁导率材料)的控制电路有所不用。铁氧体的控制电路(D1和Q1)可吸收电流以便维持输出端供电。该电路已经过全面测试。变压器绕组设计为5V和13V输出。该电路在实现12V输出± 5%调节的同时，甚至还可以达到低于1W的输入功率(5V 300 mW和12V零负载)。

2、使用现有的消弧电路提供过流保护 考虑一下5V 2A和12V 3A反激式电源。该电源的关键规范之一便是当12V输出端达到空载或负载极轻时，对5V输出端提供过功率保护(OPP)。这两个输出端都提出了± 5%的电压调节要求。

对于通常的解决方案来说，使用检测电阻会降低交叉稳压性能，并且保险丝的价格也不菲。而现在已经有了用于过压保护(OVP)的消弧电路。该电路能够同时满足OPP和稳压要求，使用部分消弧电路即可实现该功能。

3、有源并联稳压器与假负载在线电压AC到低压DC的开关电源产品领域中，反激式是目前最流行的拓扑结构。这其中的一个主要原因是其独有的成本效益，只需向变压器次级添加额外的绕组即可提供多路输出电压。

通常，反馈来自对输出容差有最严格要求的输出端。然后，该输出端会定义所有其它次级绕组的每伏圈数。由于漏感效应的存在，输出端不能始终获得所需的输出电压交叉稳压，特别是在给定输出端因其它输出端满载而可能无负载或负载极轻的情况下更是如此。

可以使用后级稳压器或假负载来防止输出端电压在此类情况下升高。然而，由于后级稳压器或假负载会造成成本增加和效率降低，因而它们缺乏足够的吸引力，特别是在近年来对多种消费类应用中的空载和/或待机输入功耗的法规要求越来越严格的情况下，这一设计开始受到冷落。

4、采用StackFET的高压输入开关电源使用三相交流电进行工作的工业设备常常需要一个可以为模拟和数字电路提供稳定低压直流电的辅助电源级。此类应用的范例包括工业传动器、UPS系统和能量计。

此类电源的规格比现成的标准开关所需的规格要严格得多。不仅这些应用中的输入电压更高，而且为工业环境中的三相应用所设计的设备还必须容许非常宽的波动—包括跌落时间延长、电涌以及一个或多个相的偶然丢失。而且，此类辅助电源的指定输入电压范围可以达到57 VAC至580 VAC之宽。

设计如此宽范围的开关电源可以说是一大挑战，主要在于高压MOSFET的成本较高以及传统的PWM控制环路的动态范围的限制。StackFET技术允许组合使用不太昂贵的、额定电压为600V的低压MOSFET和Power Integrations提供的集成电源控制器，这样便可设计出简单便宜并能够在宽输入电压范围内工作的开关电源。

5、选择好的整流二极管可以简化AC/DC转换器中的EMI滤波器电路并降低其成本该电路可以简化AC/DC转换器中的EMI滤波器电路并降低其成本。

要使AC/DC电源符合EMI标准，就需要使用大量的EMI滤波器器件，例如X电容和Y电容。AC/DC电源的标准输入电路都包括一个桥式整流器，用于对输入电压进行整流(通常为50-60 Hz)。由于这是低频AC输入电压，因此可以使用如1N400X系列二极管等标准二极管，另一个原因是这些二极管的价格是最便宜的。

这些滤波器器件用于降低电源产生的EMI，以便符合已发布的EMI限制。然而，由于用来记录EMI的测量只在150 kHz时才开始，而AC线电压频率只有50或60 Hz，因此桥式整流器中使用的标准二极管(参见图1)的反向恢复时间较长，且通常与EMI产生没有直接关系。

然而，过去的输入滤波电路中有时会包括一些与桥式整流器并联的电容，用来抑制低频输入电压整流所造成的任何高频波形。

6、用软启动禁止低成本输出来遏制电流尖峰为满足严格的待机功耗规范要求，一些多路输出电源被设计为在待机信号为活动状态时断开输出连接。

通常情况下，通过关闭串联旁路双极晶体管(BJT)或MOSFET即可实现上述目的。对于低电流输出，如果在设计电源变压器时充分考虑到晶体管的额外压降情况，则BJT可成为MOSFET的合适替代品，且成本更为低廉。