设计技术Q & A：电源管理设计问答精粹

A：远离，选择一个合适的位置与角度，合理的地线处理，低电压低功耗电路自身的抗干扰的能力等等。

Q：想问一下未来几年，电源模块的发展方向和现在最新的科研动向？

A：分布式电源系统(DPA)应用的普及推广以及电池供电移动式电子设备的飞速发展，需用的DC/DC电源模块越来越多。对其性能要求也越来越高。除去常规电性能指标以外，对其体积要求越来越小，也就是对其功率密度的要求越来越高，对转换效率要求也越来越高，也即发热越来越少。因此如何开发设计出更高功率密度、更高转换效率、更低成本更高性能的DC/DC转换器始终是近二十年来电力电子技术工程师追求的目标。于是工程师们开始研究各种避开开关损耗的软开关技术。一项是VICOR公司的有源箝位ZVS软开关技术；另一项就是九十年代初诞生的全桥移相ZVS软开关技术。目前，自驱动同步整流已经普遍用于5V以下的低压大电流的输出。近年来，复合电路拓朴也迅速发展起来，这种电路拓朴的集中目标都在于如何让同步整流部分的效率做到最佳状态。美国业界工程师先后搞出了多个复合电路拓朴，比如第一家申请专利的是美国SynQor公司，它的电路为Buck加上双组交互forward组合技术。第二家申请专利的是美国国家半导体公司，它的电路为Buck加上一组对称拓朴(推挽、半桥、全桥)。目前非常流行的中间总线结构(IBA)也是属于这种复合结构拓扑。国家半导体公司给出的控制IC是当今最新颖独特的。首先它无需起动电路。可直接接100V以下高压。其次它驱动Buck电路的电平位移电路也做在IC内部;然后还同步地给出第二级的双路输出驱动。可直接驱动推挽电路。目前，美国几家高级DC/DC制造商已经在高功率密度的DC/DC中使用了小型微处理器的技术。首先它可以取代很多模拟电路，减少了模拟元件的数量，它可以取代窗口比较器 、检测器、锁存器等完成电源的起动、过压保护、欠压锁定、过流保护、短路保护及过热保护等功能。由于这些功能都是依靠改变在微控制器上运行的微程序。第二代微控制器控制的DC/DC还没有将典型的开关电源进行全面的数字闭环控制，但是已经没有PWM IC出现在电路中，而是一个小型MCU参与DC/DC的整个闭环控制。

Q：请问：电源输入：8%7e36V，输出12V/8A，隔离与非隔离式的的电源，有那些解决方案？效率分别是多少？

A：这个要根据你选择外围的选择，但一般来说非隔离的效率较高，约有几个百分点。但如设计良好，>90%都是可行的。方案有隔离的LM5026(有源钳位)，非隔离的LM25116。

Q：请问电子技术在LED显示方面的应用现状是一个什么样的程度？

A：无论型号、色彩、尺寸或功率如何，所有的LED都是在恒流驱动下才会实现最佳的工作性能。 制造商规定使用特定正向电流(IF)而不是特定正向电压(VF)来表征器件的特性。大多数电源IC都设计用于在整个电流范围内提供恒定的电压输出。LED的应用有以下几个方面：首先低功耗LED提供照明的理想之选，因为它们具有高效率、易于驱动、小而薄、低噪声的特性。当在照明解决方案中需要不只一个 LED工作时应用一个 LED 驱动器来进行升压和调节电流，从而优化 LED 的照明效果。美国国家半导体提供了用于实现并联和串联解决方案的LED驱动器。并联驱动器带有内置式匹配的高、低边电流源，并具有效率高和总元件数量少的特性，可以与电感式升压转换器、开关电容升压转换器或无升压特性的器件搭配使用。其次，高亮度LED的特性定义是在350mA的正向电流下完成的。在IF=350mA的情况下，确定LED的正向电流范围，包括典型值以及最大和最小过温值。因为LED晶片温度变化，这会使正向电压产生偏移，从而产生对具有宽广输出电压范围的恒流稳压器的需求。为了保证给阵列中的每个LED都提供了真正的恒定电流，电源结构必须能够提供的输出电压等于串联线路中各个器件的最大正向电压之和。此外，制造商针对不同的色彩、亮度和正向电压对其器件进行二进制编码操作。

[p]

Q：我想请问一个DC/DC方面的问题。 在选择DC/DC时，需要关注最大负载电流能力这个参数，但在一些DataSheet上通常看到Switch-Peak-Current-Limit和Maxium-Load-Current两种关于电流的参数。而有的DataSheet就没有Maxium-Load-Current这个参数。我想最大负载电流是用户最关心的，请问Switch-Peak-Current-Limit是什么含义？与Maxiun-Load-Current是什么关系？能否通过前者估算出后者？或者有别的方法？ 谢谢！

A：Switch-Peak-Current-Limit:开关峰值电流限制。是过流保护设计点。这个参数和最大负载电流是有关系的，具体来讲，开关管的电流波形可以看作是一个梯形波形，这个梯形的有效值就是最大负载电流乘以此刻的占空比--buck型变换器。

Q：我想请问一个DC/DC方面的问题。 在选择DC/DC时，需要关注最大负载电流能力这个参数，但在一些DataSheet上通常看到Switch-Peak-Current-Limit和Maxium-Load-Current两种关于电流的参数。而有的DataSheet就没有Maxium-Load-Current这个参数。我想最大负载电流是用户最关心的，请问Switch-Peak-Current-Limit是什么含义？与Maxiun-Load-Current是什么关系？能否通过前者估算出后者？或者有别的方法？ 谢谢！

A：Maximum load current 是指连续可输出的直流电源，但DC/DC产品中电感上的电流并非是恒定的，而是锯齿波，因此峰值大于输出电流，开关管上电流上和电感上相同， 同时开关管上尖峰电流的因素，Switching Peak Current Limit 应大于是Maximum load current 30%至50%

Q：串联驱动时，如LED异常的话，有可能造成LED 驱动电压加大，而使得热量加剧，是否可从驱动电路中加以控制

A：一般LED损坏是开路或短路。可用检测输出电压来完成，

Q：请问NSC专家：我设计一个LED驱动器，输入1。8V～3。3V，输出两路都是3。3V/1A，有没有合适的DC/DC器件？最好不要外置MOSFET。谢谢。

A：可用LM3410， SEPIC结构。即升降压电路。

Q：请问专家：电源输入：8V-36V，输出12V/8A，隔离与非隔离式的的电源，有那些解决方案？效率分别是多少？

A：由于您要求实现的是升-降压转换，所以非隔离的拓扑可以采用SEPIC电路；隔离的可以采取flyback。由于您的输出电压较高，所以难以发挥同步整流的优势;因此效率可以做到80%

Q：请问：如果选择的电源芯片可以提供两路1。8-3。3V的输出，而datasheet中提到要求输入输出压差需大于1V，如果我的应用中输入电压是3。6V，那么我用一款这样的芯片产生两路分别是1。8V和3。3V的输出可以吗？在实际中我发现3。3V依然可以正常产生而且可以提供给电路使用，那么我想知道这会有什么隐患呢？请指教。

A：请查看电路的框图，如上MOS管用的是P沟道的没有压差的限制。但如是N沟道就有问题。如NS LM2852，LM2832可以，但LM2734不合适

Q：您好，无线通讯终端设计里，有关DC/DC开关电源设计部分，在布局时如何避免EMI？谢谢

A：针对这个问题，有两个方面需要考虑。 1：输入电容，开关MOSFET环路要做的尽量的小， 以减小高频EMI的产生。 2：输出高频电容，输出电感和续流MOSFET环路也要尽量的小，这样可以减小续流环路的噪声。 另外， 一个地平面也非常有帮助减小EMI。

Q：请问：在开关电源中，有没有关于MOSFET选择的标准？

A：在MOSFET有二个重要参数Qg和Rdson，因工艺的原因，二个参数很难都非常好，在设计上要有选择。一般导通时间长，开关时电压小的选Rdson小，但可Qg大，如导通时间短，但开关间电压变化大，可选Qg小但Rdson可较大。

Q：你好。对于COT技术，哪里可以下载更详细的说明文档呢

A：可以在以下网页中找到：http://www.national.com/an/AN/AN-1481.pdf#page=1

Q：请问NS固定频率开关电源的功率范围？

A：电源的输出功率范围和开关频率的固定与否没有直接的关系。请详细提出你遇到的问题。

Q：国内的电源管理IC的现状和发展趋势？buck型switching regulator的技术创新有哪些？ LDO的效率是目前的主要问题，那它的市场前景如何？

A：国内的电源管理IC目前还处于一个前期发展的阶段。我相信在不久的将来，国内的电源管理IC势必成为主流。 高功率密度，高可靠性，高集成度和多功能化是目前BUCK型控制器的发展趋势。 LDO有效率不好的一面， 但是， 他也有设计简单，动态好，噪声小等特点。对于一些小功率和低噪声应用的场合，还是有不可替代的作用。

Q：请问NS可以提供高电压(1000DCV-5000DCV)的解决方案吗？

A：很抱歉，没有！

Q：请问专家：在DC-DC的需求中，输入电压会低于或高于输出电压，有那些拓扑接口可以选择？ SEPIC的拓扑结构，最大能输出多大电

[p]

A：受中间的Cuk电容可流电流的限制，一般不适合用于大于1A的应用。

Q：程工，你好。对于提高开关电源效率，NS有没有详细的应用笔记或者其他文档资料 NS有有没有可以用与LCDTV的开关电源产品 如果有，哪里可以下载介绍资料 价格如何

A：因为LCDTV需高效，低成本的DC/DC方案，可选外置MOSFET， LM348 是一个非常好的方案。http://www。national。com/pf/LM/LM348 。html

Q：用DC-DC电源芯片做电压变换时，开关频率往往会以调幅的形式在微波频率源的频谱两侧形成杂散谱，很难消除，请问有什么好办法抑制开关频率的影响？ 我也有同样的问题，谢谢!

A：从结构上讲可以采用软开关，从电路上可以加接snubber电路，用于吸收开关信号上的多次谐波。

Q：在PCB设计时，开关电源的输出反馈取样电路是靠近输出端还是靠近PWM芯片端？开关电源的输入输出滤波电路的地和PWM芯片的地应当如何处理？

A：开关电源的取样电路应该放在芯片的附近。 输入电容的地应该和输出电容的地尽可能的靠近，芯片的信号地应该先连接到一起， 然后再连接到输入电容附近的一个点。就是所谓的单点接地的方法。不过也需具体看PWMIC内部FB的参考电平，如果这个电平有几伏，可以不用考虑沿线的干扰，如果参考电平很低，比如0。5v或者更低，就必须注意采样信号的抗干扰的问题，这个时候靠近PWM是推荐的做法。对于非隔离的电路而言，不希望功率级的地与控制芯片的地有串扰的风险，因此需要分开，再在某点做电气连接。]如果采用控制芯片内部的误差放大器，在大电流应用中，由芯片地到输出地之间的压降会影响负载调整率。将反馈网络落地在输出附近，会使电流增加时电压下降。将其落地在芯片附近则可以减轻这一效应。在小电流应用中，将反馈网络落地在靠近芯片则可以减小噪声通过下位电阻注入反馈误差放大器。正检测点应该靠近输出，目的也是提高负载调整率。电阻网络的中间抽头应该尽量靠近芯片反馈端，因为这里的阻抗很高，容易通过容性耦合引入大电压变化率的干扰。所以简单讲就是，电阻网络靠近芯片，落地在芯片模拟地处，将输出电压的检测点接到输出端子处。

Q：继续问题(4)在串联驱动LED 时。如果输出电压24V，350MA恒流，驱动6个1W LED，总输出电压约20伏，流下4伏空间，当某片 异常时，其驱动电压变大，电流仍恒定，但功率热量均加剧。而且这是一个较长的过程，我就测到一片驱动电压变到12伏，热量上升到二百多度，彻底融化了和铝基板相连的塑料壳，试问。是否可在电路上进行控制呢

A：这个问题涉及最大占空比，一般N沟道MOSFET有此限制，约在90%左右， 如NS LM3402， LM3404。 但NS 另一款产品LM3401可用外置P沟道MOSFET，就没有最大占空比限制。另外这款产品没有明显的热问题。

Q：继续(4)问题，在串联驱动LED中，如果要检测每个LED两端电压，才可防止上述问题发生，但实际电路怎么实现呢 或者加以温控元件

A：只要设定总LED的正向导通电压的范围即可。另外NS的产品可在工业级温度范围内保证电流值，当然，LED正向导通电压变化不会影响电流变化

来源: http://www.chinawebinar.com/STATICS/SITE/1H2007/EETC20071211.HTM

欲了解更多精彩研讨会技术Q&A，请登录：www.chinawebinar.com