电源设计是指创建和配置用于提供电能的电源系统的过程。这个过程涵盖了从电源类型的选择、设计、建造、测试和维护的各个方面，以确保电子设备、系统或电路能够稳定、可靠地运行。
电源设计
纹波噪声是衡量电源的一个重要指标，一个好的电源必须要把输出纹波噪声控制在一个合理的范围内。但一般有哪些行之有效的降低纹波噪声的对策呢？下面我们抛砖引玉，简单讨论常用的八个方法。
1、电源PCB走线和布局
反馈线路应避开磁性元件、开关管及功率二极管。
输出滤波电容放置及走线对纹波噪声至关重要，如图1所示，传统设计中由于到达每个电容的阻抗不一样，所以高频电流在三个电容中分配不均匀，改进设计中可以看出每个回路长度相当即高频电流会均匀分配到每个电容中。
如果PCB是多层板，可以选择和主电流回路层最近一层覆地，覆地可以有效的解决噪声问题，注意，尽量保证覆地的完整性。
2、场效应管D级与输入正之间加RCD
一般选择场效应管的反向恢复时间要比二极管D1慢2~3倍，以避免形成直通电流，此电流会产生很强的磁场，可增大输出噪声干扰，所以可人为的通过栅极电阻R4来减慢开关管的开关速度。为了不影响关断速度可以在栅极电阻并联一个二极管D2如图2所示。
3、场效应管DS端并联RC
可以在场效应管DS两端并联一个RC电路也可以有效的降低噪声干扰如图2所示，电容C2一般在100P左右，电容值过大会导致场效应管的开关损耗加大，电阻R2一般选取小于10Ω电阻。
4、输出二极管两端并联RC
二极管在高速导通和关断时，反向恢复期间，二极管的寄生电感和电容会产生高频振荡，为了抑制高频振荡可在二极管两端加RC缓冲电路如图2所示，电阻R3一般在1Ω~100Ω，电容C3一般在100pF~1nF，如果电源工作频率较低，效率满足要求的话，二极管D3可以选择反向恢复时间较慢的二极管。
5、输出加二级LC滤波
LC对噪声和纹波抑制效果比较明显，根据纹波频率选择合适电感电容值，但由于柱形电感价格低体积小的优点，所以一般LC中电感大都会选择柱形电感，然而柱形电感是开放式磁结构，对周围会产生较严重磁干扰，我们可以采用两个电感并排放置，且电流流入方向相反，即有助于引导磁通从一个磁柱到另一个磁柱，从而可以降低电磁干扰，如图3所示。
6、变压器初次级之间加法拉第屏蔽层
变压器的绕组通过高频电流时，变压器将变成有效的磁场天线，变压器绕组又承受跳跃电压，即变压器也变成了电场天线，在初次级之间加法拉第屏蔽层可收集隔离边界处的噪声电流，并予以转移到原边地，但铜箔应为非常薄的铜箔带，尽量避免涡流损耗并减小漏感，注意，铜屏蔽层末端不应有电连接，否则会形成磁短路。
7、降低变压器漏感
采用三明治绕法可使初次级绕组耦合更加紧密，使漏感得以减小，从而到达减小噪声的目的。
8、变压器输出绕组并联的合理设计
当电源输出电流较大时，通常我们会采用两个绕组并联的方式进行使用，这两个绕组通常分置于原边绕组内外，所以直流阻抗会略有差异，从而有可能产生内部环流，电压波形也会出现严重的振铃，并且电磁干扰会变的更加严重，以及有可能会出现意外的大量发热，如果输出绕组一定需要并联使用，最好采用如图4的推荐电路，图4推荐电路中二极管可以消除两个不同绕组的不均匀导致的负面影响。
小结：
在设计电源时，有上述八种方式可降低输出的纹波噪声，如果选用成品电源，不管是模块电源、普通开关电源、电源适配器等，这部分的工作一般都由电源设计厂家完成，客户只需关注规格书写明的输出纹波噪声即可。
转自： ZLG致远电子
在本篇文章中，我将从不同方面深入介绍降压、升压和降压-升压拓扑结构。
降压转换器
图1是非同步降压转换器的原理图。降压转换器将其输入电压降低为较低的输出电压。当开关Q1导通时，能量转移到输出端。
公式1计算占空比：
公式2计算最大金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）应力：
公式3给出了最大二极管应力：
其中Vin是输入电压，Vout是输出电压，Vf是二极管正向电压。
与线性稳压器或低压差稳压器（LDO）相比，输入电压和输出电压之间的差异越大，降压转换器的效率就越高。
尽管降压转换器在输入端具有脉冲电流，但由于的电感 - 电容（LC）滤波器位于转换器的输出端，输出电流是连续的。结果，与输出端的纹波相比，反射到输入端的电压纹波将会更大。
对于占空比小且输出电流大于3A的降压转换器，建议使用同步整流器。如果您的电源需要大于30A的输出电流，建议使用多相或交错功率级，因为这样可以最大限度地减少组件的应力，在多个功率级之间分散产生的热量，并减少转换器输入端的反射纹波。
使用N-FET时会造成占空比受限，因为自举电容需要在每个开关循环进行再充电。在这种情况下，最大占空比在95-99％的范围内。
降压转换器通常具有良好的动态特性，因为它们为正向拓扑结构。可实现的带宽取决于误差放大器的质量和所选择的开关频率。
图2至图7显示了非同步降压转换器中FET、二极管和电感器在连续导通模式（CCM）下的电压和电流波形。
升压转换器
升压转换器将其输入电压升高为更大的输出电压。当开关Q1不导通时，能量转移到输出端。图8是非同步升压转换器的原理图。
公式4计算占空比：
公式5计算最大MOSFET应力：
公式6给出了最大二极管应力：
其中Vin是输入电压，Vout是输出电压，Vf是二极管正向电压。
使用升压转换器，可以看到脉冲输出电流，因为LC滤波器位于输入端。因此，输入电流是连续的，输出电压纹波大于输入电压纹波。
在设计升压转换器时，重要的是要知道，即使转换器不在进行切换，也会有从输入到输出的永久连接。必须采取预防措施，以防输出端可能发生的短路事件。
对于大于4A的输出电流，应使用同步整流器替换二极管。如果电源需要提供大于10A的输出电流，强烈建议采用多相或交错功率级方式。
当在CCM模式下工作时，升压转换器的动态特性由于其传递函数的右半平面零点（RHPZ）而受到限制。由于RHPZ无法补偿，所以可实现的带宽通常将小于RHPZ频率的五分之一到十分之一。请参见公式7：
其中Vout是输出电压，D是占空比，Iout是输出电流，L1是升压转换器的电感。
图9至图14显示了非同步升压转换器中FET、二极管和电感器在CCM模式下的电压和电流波形。
降压-升压转换器
降压-升压转换器是降压和升压功率级的组合，共享相同的电感器。参见图15。
降压-升压拓扑结构很实用，因为输入电压可以比输出电压更小、更大或相同，而需要输出功率大于50W。
对于小于50W的输出功率，单端初级电感转换器（SEPIC）是一种更具成本效益的选择，因为它使用较少的组件。
当输入电压大于输出电压时，降压-升压转换器以降压模式工作；输入电压小于输出电压时，在升压模式下工作。当转换器在输入电压处于输出电压范围内的传输区域中工作时，处理这些情况有两个概念：或是降压和升压级同时有效，或是开关循环在降压和升压级之间交替，每个通常以正常开关频率的一半运行。第二个概念可以在输出端引起次谐波噪声，而与常规降压或升压工作相比，输出电压精度可能不那么精确，但与第一个概念相比，转换器将更加有效。
降压-升压拓扑结构在输入和输出端都有脉冲电流，因为任一方向都没有LC滤波器。
对于降压-升压转换器，可以分别使用降压和升压功率级计算。
具有两个开关的降压-升压转换器适用于50W至100W之间的功率范围（如LM5118），同步整流功率可达400W（与LM5175相同）。建议使用与未组合降压和升压功率级相同的电流限制的同步整流器。
您需要为升压级设计降压-升压转换器的补偿网络，因为RHPZ会限制稳压器带宽。
转自： TI E2E™ 中文社区
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