电源作为系统核心，如何保证其可靠性？-电路图讲解-电子技术方案

目前市面上的电源模块品类繁多，初期应用都能满足要求，但随着时间的考验就开始经不起考验了。电源作为系统核心，绝对不允许这样的情况发生，那么我们怎样才能设计出稳定可靠电源呢?

1、电压应力

电源电压应力是保证电源可靠性的一个重要指标。在电源中有许多器件都有规定最大耐压值，比如：场效应管的Vds和Vgs、二极管的反向耐压、IC的最大VCC电压以及输入输出电容的最大耐压。所以我们设计时必须要考虑到器件要承受的最大电压。再根据电压选择适当器件，最后再进行实际测试加以验证。但在测试时我们必须测试电源所有工作状态的电压应力，以确保在最恶劣的工作状态下也能留出约10%的安全裕量。ZLG输入冲击电压会做到最大的预留量，以应对各类工业现场所出现的情况，如下图1所示。

图1 ZLG电源产品极限特性表

2、电流应力

电源电流应力往往与热应力密切相关，比如二极管SK54最大平均电流为5A，但是它是在满足热应力降额前提下的极限参数。所以我们选择器件时必须要同时满足器件的电流应力与热应力;在满足器件热应力的前提下，选择合适额定电流值的器件方可保证电源可靠性要求。ZLG输入电流会做到最大的预留量，以应对各类工业现场所出现的情况，如下所示。

3、反馈环路

反馈环路是电源的重要组成部分，我们设计电源时必须要保证反馈环路的稳定，如下图3所示。所以我们设计环路参数时需要保持一定裕度;比如增益裕度一般保持在20db左右，相位裕度保持在45度左右，穿越频率一般设置在开关频率的1/6，再实际测试加以验证环路的稳定性。

图3 电源反馈环路

4、磁性元件的磁饱和

我们在设计反激变压器以及一些储能电感时，设定最大磁通量Bm尤为关键。由于电源起机和短路保护时最大磁通量Bm大于稳态工作时的Bm，所以我设定变压器的Bm时需要预留足够的裕度。如图4所示，磁芯温度为100℃曲线可知Bm=0.35T时磁芯接近饱和，所以出于对电源起机、输出过流和短路等极限情况考虑，铁氧体P4材质的变压器的稳态Bm一般小于0.25T。

图4 磁性元件的磁饱和曲线

5、PWM的死区时间

对于半桥、全桥和LLC谐振等一些H桥或半H桥的拓扑电源，PWM的死区时间设定对电源可靠性至关重要。实际上设定死区时间实则为了避免上、下管直通从而导致电源炸机，也就是说设定一段上、下管同时关断的时间，在上管关断后延迟一段时间再导通下管或在下管关断后延迟一段时间再导通上管，如图5所示td即为死区时间。

图5 PWM的死区时间示意图

6、电源的软启动

电源的软启动对降低场效应管和输出二极管的尖峰电压和尖峰电流有很大帮助，从而降低了其电压应力和电流应力。但是对于LLC谐振电源来说，软启动对电源起机的可靠性非常关键;因为LLC电源的IC是通过高频扫描的方式启动的。如图6所示在IC启动时驱动PWM频率会从设定的最高频率开始慢慢恢复正常频率，恢复时间也就是软启动时间。在此期间电源工作在不稳定状态，软启动时间越长，启动越安全;但软启动时间过长也会对电源带容性负载能力和起机时间造成影响。

图6 电源的软启动示意图

7、保护电路

要确保电源可靠性除了做好以上六点以外，相应的保护电路也是不可或缺。保护电路具体有输入欠压保护、输入过压保护、输出过流保护、输出短路保护和输出过压保护等等。为避免输入电压过低时电源出现非正常工作的现象，电源需添加输入欠压保护;为避免输入电压过高，从而期间电压应力超标，电源需添加输入过压保护;为避免输出过流和短路从而导致器件过热、磁饱和等现象，电源需添加过流保护和短路保护;为避免电源出现输出电压过高导致电源负载端损坏，电源需添加输出过压保护。

影响电源可靠性因素有很多，这里只谈到了其中一部分，比如还有EMC、安规和过热保护等都是影响电源可靠的关键的因素。我们设计电源可能不会太难，但要想设计出稳定可靠的电源绝不会太容易，设计时只有考虑所有可靠性因素并实际加以验证，电源才算是稳定可靠的电源。

-电子元器件采购网（www、oneyac、com）是本土元器件目录分销商，采用“小批量、现货、样品”销售模式，致力于满足客户多型号、高质量、快速交付的采购需求。自建高效智能仓储，拥有自营库存超50,000种，提供一站式正品现货采购、个性化解决方案、选项替代等多元化服务。 （本文来源网络整理，目的是传播有用的信息和知识，如有侵权，可联系管理员删除）

苹果WWDC 2018开发者大会如期召开，虽然会上并没有发布任何硬件，但会后充电头网发现苹果低调的在其官网上架了一款30W USB－C电源适配器，与此同时原有29W适配器遭到下架。多出1W的新款30W充电器和旧款29W有什么区别呢，相信大家都比较好奇。充电头网第一时间拿到了这款新品，接下来的首发开箱以及对比评测将为大家一一揭晓。

苹果官网商品页面表示：无论是在家中、办公室还是在路上，Apple 30W USB?C 电源适配器都能让你快速而高效地充电。这款电源适配器兼容任何支持 USB?C 的设备，但为了获得理想的充电性能，Apple 建议将它与 12 英寸 MacBook 搭配使用。你也可以将它与 iPhone 8、iPhone 8 Plus、iPhone X 或指定 iPad Pro 机型搭配使用，充分利用快速充电功能。USB?C 转闪电连接线需单独购买。

与以下电脑兼容：12 英寸 MacBook。同时，还兼容自家所有支持USB PD快充的iPhone和iPad设备，其中iPhone机型包括iPhone X、iPhone 8、iPhone 8 Plus，iPad机型包括iPad Pro 12．9 英寸 （第二代）、iPad Pro 12．9 英寸 （第一代）、iPad Pro 10．5 英寸。

新款30W适配器（型号A1882）售价384RMB，与遭到下架的旧款29W（型号A1540）的价格完全一致，所以它是作为替代品的角色出场的。

一、苹果新款30W USB－C电源适配器开箱

关于新款30W适配器，规格参数为5V3A、9V3A、15V2A、20V1．5A，可见其档位多达4个。而苹果原有的29W、61W、87W适配器仅有两个或三个档位：29W适配器输出为5．2V2．4A、14．5V2．0A，61W适配器输出为20．3V3A、9V3A、5．2V2．4A，87W适配器输出为20．2V4．3A、9V3A、5．2V2．4A。所以，新款30W适配器堪称苹果史上档位最全的充电器。

二、苹果新款30W与原有29W电源适配器外观对比

左边为新款30W，右边为老款29W。两者尺寸大小完全一致，外形仅有略微区别。主要区别在于：外壳、接口、AC插头、电压档位等。

右边29W的外壳是一体的，而左边新款30W适配器是由两半焊接在一起的，这点和苹果61W、87W适配器一致。

放大看USB－C接口，发现也有略微区别。

电压档位是最大的区别：30W的规格参数为5V3A、9V3A、15V2A、20V1．5A，具备4档位，是迄今为止苹果档位最全的充电器。而29W的规格参数为5．2V2．4A、14．5V2．0A，仅有2个档位。

插头部分，30W的有文字，29W的则没有。

-电子元器件采购网（www、oneyac、com）是本土元器件目录分销商，采用“小批量、现货、样品”销售模式，致力于满足客户多型号、高质量、快速交付的采购需求。自建高效智能仓储，拥有自营库存超50,000种，提供一站式正品现货采购、个性化解决方案、选项替代等多元化服务。 （本文来源网络整理，目的是传播有用的信息和知识，如有侵权，可联系管理员删除）