電源是所有電子設(shè)備和電氣設(shè)備背后的動(dòng)力設(shè)備。它們分成許多品類，可以適應(yīng)其供電的所有系統(tǒng)。業(yè)內(nèi)正爭(zhēng)相轉(zhuǎn)向更小、更綠色、更便宜的電源設(shè)計(jì)。更高的效率、更高的功率密度、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、標(biāo)準(zhǔn)要求和縮減成本等因素正同時(shí)給設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)人員帶來(lái)深刻影響。

設(shè)計(jì)電源是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，涉及到多個(gè)步驟。我們簡(jiǎn)單將電源設(shè)計(jì)工作流程分為10個(gè)階段，提供每個(gè)階段的測(cè)試小貼士。希望我們這份電源設(shè)計(jì)全攻略對(duì)您有所裨益，讓您的測(cè)試更高效，讓您的生活更輕松。

傳統(tǒng)上，元器件制造商詳細(xì)的產(chǎn)品技術(shù)資料會(huì)為設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)良好的電源提供所有必需的工作特點(diǎn)，可以嚴(yán)格地單純依賴產(chǎn)品技術(shù)資料中的參數(shù)選擇元器件。但是，新設(shè)計(jì)日益嚴(yán)格的要求可能需要設(shè)計(jì)人員在標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品技術(shù)資料的參數(shù)之外分析元器件特性。

1. 如果想測(cè)量開(kāi)態(tài)特點(diǎn)小的差異，如柵極門限電壓(VTH)、增益(gM)和開(kāi)點(diǎn)電阻(RDSON)，可以使用能夠驅(qū)動(dòng)幾十安培的儀器，生成可測(cè)量的電壓。同樣，對(duì)低電流閉態(tài)測(cè)量，如泄漏電流(IDSS)，可以使用能夠提供高電壓的儀器，生成可測(cè)量的電壓。

2. 對(duì)擊穿電壓(BVDSS)，您提供的電壓需要是器件工作電壓的幾倍。

3. 在簡(jiǎn)單的2端子器件或復(fù)雜的3~4端子晶體管上，使用能夠測(cè)試整個(gè)器件DC工作電壓范圍的電容測(cè)量系統(tǒng)，來(lái)測(cè)量器件電容相對(duì)于電壓的關(guān)系(CISS, COSS, CRSS)。傳統(tǒng)LCR儀表能夠告訴您電容，但不是整個(gè)工作電壓。

設(shè)計(jì)周期中的下一個(gè)階段是原型制作。第一臺(tái)原型容易發(fā)生各種故障模式，會(huì)出現(xiàn)許多問(wèn)題，如電路板布線、焊點(diǎn)、元件貼裝和寄生電流、等等，必需非常審慎地處理這些問(wèn)題。

1. 使用DC電源，同時(shí)顯示編程設(shè)置和實(shí)際測(cè)得的輸出，迅速指明DC階段是否吸收過(guò)多的電流。否則在電源和被測(cè)器件之間連接一個(gè)DMM，密切監(jiān)測(cè)耗電量。

2. 在需要為被測(cè)系統(tǒng)提供精密電壓時(shí)，使用4線遠(yuǎn)程傳感臺(tái)式電源，消除臺(tái)式電源和被測(cè)系統(tǒng)之間任何電壓下跌的影響。

在檢查所有低壓電路后，可以啟動(dòng)高壓電路。在這個(gè)階段，原型會(huì)第一次遇到高電壓。

1. 如果想使用鉗夾電流探頭測(cè)量沒(méi)有負(fù)載的系統(tǒng)吸收的低AC輸入電流，可以提升探頭看到的電流。讓線路導(dǎo)體多次循環(huán)通過(guò)鉗夾。一定要把電流讀數(shù)除以循環(huán)次數(shù)！

2. 使用擁有連續(xù)記錄功能的功率分析儀，記錄啟動(dòng)電流。如果在啟動(dòng)過(guò)程中發(fā)災(zāi)難性故障，至少可以獲得一些數(shù)據(jù)，以調(diào)查可能的原因。

這個(gè)階段檢查控制邏輯，這可能是設(shè)計(jì)中最重要、也是最復(fù)雜的部分，必須測(cè)試補(bǔ)償、電壓、定時(shí)和頻響是否正確。

1. 監(jiān)測(cè)輸入和輸出電壓以及反饋或控制信號(hào)，檢驗(yàn)環(huán)路響應(yīng)(如臨界阻尼)在輸入電壓和輸出負(fù)載變化過(guò)程中是否符合預(yù)期。

2. 監(jiān)測(cè)輸入和輸出電壓和電流以及控制信號(hào)，檢驗(yàn)電路操作，如軟啟動(dòng)、短路保護(hù)、關(guān)斷和過(guò)流保護(hù)。

在已經(jīng)檢驗(yàn)了高壓電路、低壓電路和控制邏輯后，現(xiàn)在要檢查功率階段的開(kāi)關(guān)特點(diǎn)。

1. 使用擁有相應(yīng)額定電壓的差分探頭，安全地測(cè)量非參考地電平的信號(hào)。不要浮動(dòng)示波器，這樣很危險(xiǎn)。

2. 如果很難測(cè)量浮動(dòng)?xùn)艠O信號(hào)，可以探測(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器的輸入，檢驗(yàn)頂部FET和底部FET的空轉(zhuǎn)時(shí)間。

3. 測(cè)量最小電壓轉(zhuǎn)換速率點(diǎn)上的電流，使串?dāng)_達(dá)到最小。

經(jīng)過(guò)電源開(kāi)關(guān)和磁性器件的開(kāi)關(guān)損耗和傳導(dǎo)損耗是導(dǎo)致系統(tǒng)整體損耗的主要因素。必需使這些損耗達(dá)到最小，特別是現(xiàn)代高效設(shè)計(jì)。

1. 為測(cè)量開(kāi)關(guān)損耗，可以使用高分辨率示波器，一定要校正電壓探頭和電流探頭時(shí)延。使用濾波和平均功能，在設(shè)定的時(shí)間周期內(nèi)獲得準(zhǔn)確的結(jié)果。

2. 如果想在示波器上測(cè)量開(kāi)關(guān)損耗，可以把電壓乘以電流，取啟動(dòng)或關(guān)閉期間得到的功率波形的中間值。如果有功率分析功能，這個(gè)程序會(huì)更簡(jiǎn)便、可重復(fù)性更強(qiáng)。

下一步是查看設(shè)計(jì)是否滿足技術(shù)數(shù)據(jù)，如工頻和負(fù)載調(diào)節(jié)、紋波、噪聲、短路保護(hù)、瞬態(tài)響應(yīng)和效率。

1. 如果想測(cè)量低電平電壓，如紋波，應(yīng)使探頭衰減達(dá)到最小(可能時(shí)1X或2X)，以便示波器測(cè)量時(shí)獲得最佳信噪比。

2. 線性或負(fù)載調(diào)節(jié)測(cè)試中不要依賴AC電源或電子負(fù)載讀數(shù)。在電源端子上直接使用精密儀器，提高測(cè)量精度，使輸入和輸出電纜的下跌達(dá)到最小。

3. 在測(cè)量高頻噪聲和紋波時(shí)使用低電感接地彈簧探頭適配器或類似的附件。標(biāo)準(zhǔn)探頭地線會(huì)變成天線，從熒光燈和其他來(lái)源中撿拾環(huán)境噪聲，在讀數(shù)中產(chǎn)生明顯誤差。

祝賀您，您的第一臺(tái)原型啟動(dòng)并運(yùn)行了！現(xiàn)在需要檢查設(shè)計(jì)是否滿足本地電源線標(biāo)準(zhǔn)。

1. 不用再等待，您可以使用經(jīng)濟(jì)的預(yù)一致性測(cè)試解決方案，測(cè)試是否滿足CE標(biāo)志、能源之星、IEC待機(jī)和諧波標(biāo)準(zhǔn)。這可以避免設(shè)計(jì)后期耗費(fèi)大量的時(shí)間和麻煩。應(yīng)提前經(jīng)常進(jìn)行預(yù)一致性測(cè)試。

2. 在測(cè)量低的和失真的待機(jī)功率時(shí)，應(yīng)復(fù)核連接。線序不正確會(huì)導(dǎo)致明顯誤差。確認(rèn)一直連接電流并聯(lián)裝置的源端電壓表通道，從而不會(huì)測(cè)量經(jīng)過(guò)電壓表阻抗的電流。

由于測(cè)試難度和費(fèi)用，在早期設(shè)計(jì)階段通常會(huì)忽視EMI和RFI測(cè)試，隨著交期越來(lái)越緊迫，這會(huì)導(dǎo)致意外問(wèn)題和項(xiàng)目延遲。

1. 使用經(jīng)濟(jì)型EMI預(yù)一致性測(cè)試解決方案，在原型階段提前執(zhí)行EMC和RFI一致性測(cè)試，可以在長(zhǎng)期內(nèi)節(jié)約時(shí)間和資金。

2. 使用近場(chǎng)探頭及混合域示波器或頻譜分析儀，查找和定位RF來(lái)源。

您已經(jīng)全面測(cè)試了第一臺(tái)原型，現(xiàn)在轉(zhuǎn)入過(guò)載環(huán)節(jié)，確定怎樣進(jìn)行改進(jìn)。

1. 使用擁有通用輸入額定值的AC電源及經(jīng)過(guò)IEC測(cè)試認(rèn)證的AC電源。這有助于確保產(chǎn)品通過(guò)一致性測(cè)試。

2. 在電源輸入和輸出上使用功率分析儀，測(cè)量所有AC輸入?yún)?shù)，如功率因數(shù)、波峰因數(shù)、諧波和峰值電流及系統(tǒng)效率。

審核編輯：湯梓紅