芻議開(kāi)關(guān)電源及快速充電的發(fā)展趨勢(shì)

何進(jìn)

摘要：眾所周知，電源是實(shí)現(xiàn)電能變換與功率傳遞的主要設(shè)備，電源的更新?lián)Q代頻率非常之快，技術(shù)含量越來(lái)越高、涉及的知識(shí)面也更加寬泛，被廣泛應(yīng)用在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中。本文將從家電電源方案的實(shí)戰(zhàn)處理、電感器件的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、快速充電的發(fā)展趨勢(shì)三個(gè)方面來(lái)進(jìn)行深入的分析與探究。

【關(guān)鍵詞】電源產(chǎn)業(yè) 家電電源 電感器件 快速充電

1 家電電源方案的實(shí)戰(zhàn)處理

1.1 關(guān)于子問(wèn)題的分析

家電電源方案的實(shí)戰(zhàn)處理過(guò)程中，會(huì)遇到以下幾個(gè)比較常見(jiàn)并且值得深入研究的問(wèn)題：

（1）電源BOM中器件如何選擇；

（2）成熟電源方案在不同機(jī)型中的EMC表現(xiàn)為什么有差異：

（3）為什么在量產(chǎn)的過(guò)程中，盡管PCBA出廠(chǎng)全檢，但在整機(jī)線(xiàn)上還會(huì)有不良現(xiàn)象發(fā)生。

1.2 Buck電路最小系統(tǒng)選型策略

輸入電解電容選型的關(guān)鍵點(diǎn)：圖1中Cl的三項(xiàng)基本參數(shù)，分別是耐壓值、電容容值、等效串聯(lián)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(yīng)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(yīng)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(guī)格（假設(shè)70%的轉(zhuǎn)換效率），全波整流需要耐壓>380V，容值>8.5uF的電容，LOWESR的規(guī)格會(huì)有更好的EMC性能，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格中的400V/4.7uF*2或者400V/lOuF可以滿(mǎn)足要求。

續(xù)流二極管選型的關(guān)鍵點(diǎn)：圖1中D2的三項(xiàng)基本參數(shù)，分別是反向耐壓Vrrm、正向電流lav、反向恢復(fù)時(shí)問(wèn)Trr。MOS ON，D2承受Cl端的電壓和開(kāi)關(guān)時(shí)的電壓尖峰，Vrr>500V； MOS OFF，提供負(fù)載所需電流，lav>310，參考規(guī)格書(shū)中1與溫度曲線(xiàn)，MOSON暫態(tài)，Trr需要小于MOS的導(dǎo)通時(shí)問(wèn)（ns）級(jí)別，Trr需要控制在約50nS；以家用電90-264V輸入，12V0.3A的輸出規(guī)格，需要Vrr>500V lav>0.9A Trr<=50nS的二極管，符合的型號(hào)有BYV26C/SF18/ESIJ等。

電感選型的關(guān)鍵點(diǎn)：圖1中Ll的三項(xiàng)基本參數(shù)，分別是磁芯材質(zhì)、電感量、線(xiàn)徑。儲(chǔ)能工字電感的常用材質(zhì)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(zhì)最適合在家電中應(yīng)用；結(jié)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(wèn)，具體取值需要在EMI和IC溫升問(wèn)平衡；以家用電90-264V輸入，12V0.3A的輸出規(guī)格，推薦使用鎳鋅材質(zhì)，電感量l-1.5mH之問(wèn)，骨架為10*12，線(xiàn)徑為0.22mm的工字電感。

輸出電容選型的關(guān)鍵點(diǎn)：圖1中C2的三項(xiàng)基本參數(shù)，分別是耐壓值、電容容值、等效串聯(lián)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(guān)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(guī)格，通常建議選取25V/470uF的Low ESR電容，此時(shí)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(guān)于電感器件的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

2.1 一體成型電感 產(chǎn)品應(yīng)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(chǎn)品特點(diǎn)

全屏蔽結(jié)構(gòu)，漏磁小，抗EMI性能佳；均勻磁場(chǎng)分布，損耗小，溫升低：直流疊加特性好，溫度穩(wěn)定性好；尺寸規(guī)范，可高密度安裝。

2.3 一體成型電感 性能對(duì)比

組裝屏蔽貼片電感與一體成型貼片電感對(duì)比（如圖2所示）。

2.4 結(jié)構(gòu)創(chuàng)新uc共模電感 產(chǎn)品特點(diǎn)

高效率、高阻抗、頻率范圍寬佳；設(shè)計(jì)革新，出色的噪點(diǎn)對(duì)策效果：可根據(jù)客戶(hù)要求定制。

3 快速充電的發(fā)展趨勢(shì)

眾所周知，智能手機(jī)的特點(diǎn)主要集中在屏幕大、運(yùn)行快、主頻高、多線(xiàn)程以及系統(tǒng)開(kāi)源等等方而，智能手機(jī)是現(xiàn)代社會(huì)中人們生活與工作不可或去的一個(gè)主要組成部分，是至關(guān)重要的必需品。尤其是因?yàn)橄到y(tǒng)開(kāi)源，使得智能手機(jī)第三方應(yīng)用市場(chǎng)非?；鸨谖覀兊娜粘Ｉ钪邪l(fā)揮著至關(guān)重要的作用。因?yàn)榈谌綉?yīng)用對(duì)硬件的要求非常之高，這就使得智能手機(jī)的主頻呈現(xiàn)出越來(lái)越高的趨勢(shì)，圖形處理技術(shù)的性能也越來(lái)越高。換而言之，就是因?yàn)橹悄苁謾C(jī)的功耗越來(lái)越大，其手機(jī)電池的充電時(shí)問(wèn)也越來(lái)越長(zhǎng)，甚至有些大電池的充電時(shí)問(wèn)已經(jīng)超出了人們的忍耐極限。所以，在近幾年中，智能手機(jī)快速充電已經(jīng)成為了一大趨勢(shì)，并且有著非常大的現(xiàn)實(shí)意義和價(jià)值。

關(guān)于快速充電，其難點(diǎn)就在于電池的充電時(shí)問(wèn)和熱穩(wěn)定性之問(wèn)存在的重要矛盾，充電的時(shí)問(wèn)越短，就意味著充電電流越大，對(duì)電池?zé)岱€(wěn)定性的挑戰(zhàn)就越大。曾經(jīng)有人就這種矛盾做出了一個(gè)非常形象的比喻：電池的充電時(shí)問(wèn)和熱穩(wěn)定性之問(wèn)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(wú)，無(wú)關(guān)緊要，但是.只要一挪動(dòng)它們的位置，積木塔就會(huì)瞬問(wèn)出現(xiàn)坍塌，造成不可逆轉(zhuǎn)的局勢(shì)。手機(jī)電池就是這樣，離子轉(zhuǎn)移得越快就越難以控制，會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱甚至爆炸的現(xiàn)象。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，是我結(jié)合自己多年的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)提出的幾點(diǎn)拙見(jiàn)，希望能夠?qū)ν袠I(yè)工作者有所助益。

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