史上最全开关电源专业术语介绍！（实用）
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% S/ m D2 ~# ]( d* c2 P0 j" r 纹波
/ z/ m' @$ x, o* A3 ? ■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：
) s2 W/ P3 q9 w1 d7 [# Y 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
, k& G& h; e7 ?3 a1 |# ` ■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。
* ]- h! `0 B0 |1 Y 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。
2 a# {0 ?! b) I3 W1 V# m" s8 t1 J ■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
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■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。
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比如，对LED来说，过高的电流会减少LED的寿命。
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■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。
" @$ v. A+ `$ B; [ 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
% Y; K) `" y& l8 ^ ■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
2 M! j# f# w- k* E5 H2 D: s ■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。
: ^6 b) D8 I- M: ^5 x/ m5 f ■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
& T/ J' q5 f0 h9 K! Y0 g3 t i1 ~ ■输入调整率
6 b4 ?: w6 r$ w0 T) {. K1 f- N 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。
8 M; U5 m2 q( B, L( 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
4 B r/ F. D( O: \4 ` 其他条件不变，调节负载时，输出的偏差。
w" W' e' L$ K, o ■综合调整率
2 B1 p8 a/ m. K* c9 \4 f 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
. U* q/ z; d; M6 x. M/ {( J ■为什么照明用LED都是电流驱动？
+ g8 Q6 g& D6 P' }. s% B$ B* N; h/ C 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。
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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。
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恒压源驱动时，温度和电路是一对正反馈。
4 _4 E0 o3 r( f% y }$ e! \3 w; ~1 f; A 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
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■恒流精度和其他电影的恒压效果一样，体现在几个方面。
3 l: ?) T1 g" | 当负载发生变化时，电源输出的电流的恒定程度。
g" ? h6 f7 V; @! ^: p0 D 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。
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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。
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当电源内部元件参数变化时，电源输出的电流的恒定程度。
# p" }1 g B& P8 `( v 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
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■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。
5 t# Y7 s+ v$ j/ ?" U h5 g; d2 k 损坏的原因是大电流带来的大发热。
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■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。
3 y7 P) t( }* Y( f4 z- S8 N% J 冲击与浪涌
' ?$ J" [% b+ f7 | 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。
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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。
# s1 F! v3 _$ `2 k ■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）
8 X h/ D4 @# k" y+ k ■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。
) Q; j( c$ s$ w8 r3 p$ O+ m 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。
' Y, _ }' B) o' _$ G ■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。
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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。
9 a6 z5 x$ _8 S; V 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！
- e2 X3 m# b- @4 [9 _6 ^' Q$ | 效率和待机功耗
2 r4 a8 u5 `9 T. D7 y. n, i 效率和待机功耗
5 W) g1 j/ `' S1 A. x ■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。
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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。
: A$ k" l# ]8 T" z, Z. T4 ~6 l$ e b 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。
/ ^7 B4 J. c# c/ n ESR
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电容ESR
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■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。
! A& B$ {: B H1 o& Y. u; u: E: e 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。
- {9 o q( n: ^ ESR大小：电解电容 > 钽电容 > 陶瓷电容。
- f& n6 f; A' M ■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。
) v" _4 z9 b5 B: B; S& W 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。
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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。
, s y/ L' n0 {5 `& m6 e* j% c 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
0 ?5 V \+ E. d) h5 |2 n$ q/ v* N 动态响应
- R7 x, v% _: N ■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。
& o n/ S& @9 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。
; m( | I3 W4 ]" U ■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。
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?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
& ~* ^& d& v7 J9 c6 w* r ■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。
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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
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■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。
- K5 e: l% I* a3 \& t$ ?: C 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。
1 m1 C& q' F0 | ■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。
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对于负载非阻性的应用，比如电池等，也将其模拟为电阻。
4 {' J' D6 C& i" m+ d+ @ ■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！
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+ b' P$ R9 ^( X5 t% ]1 `
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发表于 2019-9-29 10:30
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