刍议开关电源及快速充电的发展趋势

何进

摘要：众所周知，电源是实现电能变换与功率传递的主要设备，电源的更新换代频率非常之快，技术含量越来越高、涉及的知识面也更加宽泛，被广泛应用在社会各个领域当中。本文将从家电电源方案的实战处理、电感器件的创新设计、快速充电的发展趋势三个方面来进行深入的分析与探究。

【关键词】电源产业 家电电源 电感器件 快速充电

1 家电电源方案的实战处理

1.1 关于子问题的分析

家电电源方案的实战处理过程中，会遇到以下几个比较常见并且值得深入研究的问题：

（1）电源BOM中器件如何选择；

（2）成熟电源方案在不同机型中的EMC表现为什么有差异：

（3）为什么在量产的过程中，尽管PCBA出厂全检，但在整机线上还会有不良现象发生。

1.2 Buck电路最小系统选型策略

输入电解电容选型的关键点：图1中Cl的三项基本参数，分别是耐压值、电容容值、等效串聯电阻ESR。Dl后的整流电压Vinmax=1.414*Vinac，因此Cl耐压需要大于Vinmax；在230V典型应用中，1W需要luF以上容量（全波整流）/2uF以上容量（半波整流），在110V典型应用中，1W需要2.5uF以上容量（全波整流）/5uF以上容量（半波整流）；以家用电90-264V输入，12V0.2A的输出规格（假设70%的转换效率），全波整流需要耐压>380V，容值>8.5uF的电容，LOWESR的规格会有更好的EMC性能，标准规格中的400V/4.7uF*2或者400V/lOuF可以满足要求。

续流二极管选型的关键点：图1中D2的三项基本参数，分别是反向耐压Vrrm、正向电流lav、反向恢复时问Trr。MOS ON，D2承受Cl端的电压和开关时的电压尖峰，Vrr>500V； MOS OFF，提供负载所需电流，lav>310，参考规格书中1与温度曲线，MOSON暂态，Trr需要小于MOS的导通时问（ns）级别，Trr需要控制在约50nS；以家用电90-264V输入，12V0.3A的输出规格，需要Vrr>500V lav>0.9A Trr<=50nS的二极管，符合的型号有BYV26C/SF18/ESIJ等。

电感选型的关键点：图1中Ll的三项基本参数，分别是磁芯材质、电感量、线径。储能工字电感的常用材质有锰锌、镍锌、镁锌等等铁氧体，从带载能力、温升和耐压角度考虑，只有镍锌材质最适合在家电中应用；结合IC温升和带载能力双重考量（buck电路功率一般在10W以下），电感量选取0.4-1.6mH之问，具体取值需要在EMI和IC温升问平衡；以家用电90-264V输入，12V0.3A的输出规格，推荐使用镍锌材质，电感量l-1.5mH之问，骨架为10*12，线径为0.22mm的工字电感。

输出电容选型的关键点：图1中C2的三项基本参数，分别是耐压值、电容容值、等效串联电阻ESR。C2的电压=Vo，通常要取1.2倍以上的裕量；容量和ESR与输出纹波有直接关系，作为输出电容，大容量和Low ESR意味着低纹波：以家用电90-264V输入，12V0.3A的输出规格，通常建议选取25V/470uF的Low ESR电容，此时的12V纹波可以控制在200mV左右，如果要小于lOOrriV，则输出需要采用Ⅱ型滤波的方案。

2关于电感器件的创新设计

2.1 一体成型电感 产品应用

电磁炉输入端使用一体成型电感，直流叠加特性更好、升温更低。

2.2 一体成型电感 产品特点

全屏蔽结构，漏磁小，抗EMI性能佳；均匀磁场分布，损耗小，温升低：直流叠加特性好，温度稳定性好；尺寸规范，可高密度安装。

2.3 一体成型电感 性能对比

组装屏蔽贴片电感与一体成型贴片电感对比（如图2所示）。

2.4 结构创新uc共模电感 产品特点

高效率、高阻抗、频率范围宽佳；设计革新，出色的噪点对策效果：可根据客户要求定制。

3 快速充电的发展趋势

众所周知，智能手机的特点主要集中在屏幕大、运行快、主频高、多线程以及系统开源等等方而，智能手机是现代社会中人们生活与工作不可或去的一个主要组成部分，是至关重要的必需品。尤其是因为系统开源，使得智能手机第三方应用市场非常火爆，在我们的日常生活中发挥着至关重要的作用。因为第三方应用对硬件的要求非常之高，这就使得智能手机的主频呈现出越来越高的趋势，图形处理技术的性能也越来越高。换而言之，就是因为智能手机的功耗越来越大，其手机电池的充电时问也越来越长，甚至有些大电池的充电时问已经超出了人们的忍耐极限。所以，在近几年中，智能手机快速充电已经成为了一大趋势，并且有着非常大的现实意义和价值。

关于快速充电，其难点就在于电池的充电时问和热稳定性之问存在的重要矛盾，充电的时问越短，就意味着充电电流越大，对电池热稳定性的挑战就越大。曾经有人就这种矛盾做出了一个非常形象的比喻：电池的充电时问和热稳定性之问的矛盾就好像抽积木的游戏一样，看上去总有那么几块，可有可无，无关紧要，但是.只要一挪动它们的位置，积木塔就会瞬问出现坍塌，造成不可逆转的局势。手机电池就是这样，离子转移得越快就越难以控制，会出现发热甚至爆炸的现象。

4 结束语

综上所述，是我结合自己多年的相关工作经验提出的几点拙见，希望能够对同行业工作者有所助益。

参考文献

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