芻議開關電源及快速充電的發展趨勢

何進

摘要：眾所周知，電源是實現電能變換與功率傳遞的主要設備，電源的更新換代頻率非常之快，技術含量越來越高、涉及的知識面也更加寬泛，被廣泛應用在社會各個領域當中。本文將從家電電源方案的實戰處理、電感器件的創新設計、快速充電的發展趨勢三個方面來進行深入的分析與探究。

【關鍵詞】電源產業 家電電源 電感器件 快速充電

1 家電電源方案的實戰處理

1.1 關于子問題的分析

家電電源方案的實戰處理過程中，會遇到以下幾個比較常見并且值得深入研究的問題：

（1）電源BOM中器件如何選擇；

（2）成熟電源方案在不同機型中的EMC表現為什么有差異：

（3）為什么在量產的過程中，盡管PCBA出廠全檢，但在整機線上還會有不良現象發生。

1.2 Buck電路最小系統選型策略

輸入電解電容選型的關鍵點：圖1中Cl的三項基本參數，分別是耐壓值、電容容值、等效串聯電阻ESR。Dl后的整流電壓Vinmax=1.414*Vinac，因此Cl耐壓需要大于Vinmax；在230V典型應用中，1W需要luF以上容量（全波整流）/2uF以上容量（半波整流），在110V典型應用中，1W需要2.5uF以上容量（全波整流）/5uF以上容量（半波整流）；以家用電90-264V輸入，12V0.2A的輸出規格（假設70%的轉換效率），全波整流需要耐壓>380V，容值>8.5uF的電容，LOWESR的規格會有更好的EMC性能，標準規格中的400V/4.7uF*2或者400V/lOuF可以滿足要求。

續流二極管選型的關鍵點：圖1中D2的三項基本參數，分別是反向耐壓Vrrm、正向電流lav、反向恢復時問Trr。MOS ON，D2承受Cl端的電壓和開關時的電壓尖峰，Vrr>500V； MOS OFF，提供負載所需電流，lav>310，參考規格書中1與溫度曲線，MOSON暫態，Trr需要小于MOS的導通時問（ns）級別，Trr需要控制在約50nS；以家用電90-264V輸入，12V0.3A的輸出規格，需要Vrr>500V lav>0.9A Trr<=50nS的二極管，符合的型號有BYV26C/SF18/ESIJ等。

電感選型的關鍵點：圖1中Ll的三項基本參數，分別是磁芯材質、電感量、線徑。儲能工字電感的常用材質有錳鋅、鎳鋅、鎂鋅等等鐵氧體，從帶載能力、溫升和耐壓角度考慮，只有鎳鋅材質最適合在家電中應用；結合IC溫升和帶載能力雙重考量（buck電路功率一般在10W以下），電感量選取0.4-1.6mH之問，具體取值需要在EMI和IC溫升問平衡；以家用電90-264V輸入，12V0.3A的輸出規格，推薦使用鎳鋅材質，電感量l-1.5mH之問，骨架為10*12，線徑為0.22mm的工字電感。

輸出電容選型的關鍵點：圖1中C2的三項基本參數，分別是耐壓值、電容容值、等效串聯電阻ESR。C2的電壓=Vo，通常要取1.2倍以上的裕量；容量和ESR與輸出紋波有直接關系，作為輸出電容，大容量和Low ESR意味著低紋波：以家用電90-264V輸入，12V0.3A的輸出規格，通常建議選取25V/470uF的Low ESR電容，此時的12V紋波可以控制在200mV左右，如果要小于lOOrriV，則輸出需要采用Ⅱ型濾波的方案。

2關于電感器件的創新設計

2.1 一體成型電感 產品應用

電磁爐輸入端使用一體成型電感，直流疊加特性更好、升溫更低。

2.2 一體成型電感 產品特點

全屏蔽結構，漏磁小，抗EMI性能佳；均勻磁場分布，損耗小，溫升低：直流疊加特性好，溫度穩定性好；尺寸規范，可高密度安裝。

2.3 一體成型電感 性能對比

組裝屏蔽貼片電感與一體成型貼片電感對比（如圖2所示）。

2.4 結構創新uc共模電感 產品特點

高效率、高阻抗、頻率范圍寬佳；設計革新，出色的噪點對策效果：可根據客戶要求定制。

3 快速充電的發展趨勢

眾所周知，智能手機的特點主要集中在屏幕大、運行快、主頻高、多線程以及系統開源等等方而，智能手機是現代社會中人們生活與工作不可或去的一個主要組成部分，是至關重要的必需品。尤其是因為系統開源，使得智能手機第三方應用市場非常火爆，在我們的日常生活中發揮著至關重要的作用。因為第三方應用對硬件的要求非常之高，這就使得智能手機的主頻呈現出越來越高的趨勢，圖形處理技術的性能也越來越高。換而言之，就是因為智能手機的功耗越來越大，其手機電池的充電時問也越來越長，甚至有些大電池的充電時問已經超出了人們的忍耐極限。所以，在近幾年中，智能手機快速充電已經成為了一大趨勢，并且有著非常大的現實意義和價值。

關于快速充電，其難點就在于電池的充電時問和熱穩定性之問存在的重要矛盾，充電的時問越短，就意味著充電電流越大，對電池熱穩定性的挑戰就越大。曾經有人就這種矛盾做出了一個非常形象的比喻：電池的充電時問和熱穩定性之問的矛盾就好像抽積木的游戲一樣，看上去總有那么幾塊，可有可無，無關緊要，但是.只要一挪動它們的位置，積木塔就會瞬問出現坍塌，造成不可逆轉的局勢。手機電池就是這樣，離子轉移得越快就越難以控制，會出現發熱甚至爆炸的現象。

4 結束語

綜上所述，是我結合自己多年的相關工作經驗提出的幾點拙見，希望能夠對同行業工作者有所助益。

參考文獻

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