雖然采用模塊式的設(shè)計(jì)有以上的多個優(yōu)點(diǎn),但模塊式設(shè)計(jì)以至板上直流/直流轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)也有本身的問題,很多人對這些問題認(rèn)識不足,或不給予足夠的重視。以下是其中的部分問題:
輸出噪音的測量;磁力系統(tǒng)的設(shè)計(jì);同步降壓轉(zhuǎn)換器的擊穿現(xiàn)象;印刷電路板的可靠性。這些問題會將在下文中一一加以討論,同時還會介紹多種可解決這些問題的簡單技術(shù)。
輸出噪音的測量技術(shù)
所有采用開關(guān)模式的電源供應(yīng)器都會輸出噪音。開關(guān)頻率越高,便越需要采用正確的測量技術(shù),以確保所量度的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。量度輸出噪音及其他重要數(shù)據(jù)時,可以采用Tektronix 探針探頭 (一般稱為冷噴嘴探頭),以確保測量數(shù)字準(zhǔn)確可靠,而且符合預(yù)測。這種測量技術(shù)也確保接地環(huán)路可減至最小。
進(jìn)行測量時我們也要將測量儀表可能會出現(xiàn)傳播延遲這個因素計(jì)算在內(nèi)。大部分電流探頭的傳播延遲都大于電壓探頭。因此必須同時顯示電壓及電流波形的測量便無法確保測量數(shù)字的準(zhǔn)確度,除非利用人手將不同的延遲加以均衡。
電流探頭也會將電感輸入電路之內(nèi)。典型的電流探頭會輸入 600nH 的電感。對于高頻的電路設(shè)計(jì)來說,由于電路可承受的電感不能超過1mH,因此,經(jīng)由探頭輸入的電感會影響 di/dt 電流測量的準(zhǔn)確性,甚至令測量數(shù)字出現(xiàn)很大的誤差。若電感器已飽和,則可采用另一更為準(zhǔn)確的方法測量電流量,例如,我們可以測量與電感器串行一起的小型分路電阻的電壓。
磁學(xué)的設(shè)計(jì)
磁心是否可靠是另一個經(jīng)常被人忽略的問題。大部分輸出電感器都采用鐵粉磁心,因?yàn)殍F粉是成本最低的物料。鐵粉磁心的成份之中大約有 95% 屬純鐵粒,而這些鐵粉粒利用有機(jī)膠合劑粘合一起。這些膠合劑也將每一鐵粉粒分隔,使磁心內(nèi)外滿布透氣空間。
鐵粉是構(gòu)成磁心的原材料,但鐵粉含有小量的雜質(zhì)如錳及鉻,而這些雜質(zhì)會影響磁心的可靠性,影響程度視乎所含雜質(zhì)的數(shù)量。我們可以利用光譜電子顯微鏡 (SEM) 仔細(xì)查看磁心的截面,以便確定雜質(zhì)的相對分布情況。磁心是否可靠,關(guān)鍵在于材料是否可以預(yù)測以及其供應(yīng)是否穩(wěn)定可靠。
若鐵粉磁心長期處于高溫環(huán)境之中,磁心損耗可能會增加,而且損耗一旦增多,便永遠(yuǎn)無法復(fù)原,因?yàn)橛袡C(jī)膠合劑出現(xiàn)份子分解,令渦流損耗增加。這種現(xiàn)象可稱為熱老化,最后可能會引致磁心出現(xiàn)熱失控。
磁心損耗的大小受交流電通量密度、操作頻率、磁心大小及物料類別等多個不同因素影響。以高頻操作為例來說,大部分損耗屬渦流損耗。若以低頻操作,磁滯損耗反而是最大的損耗。
渦流損耗會令磁心受熱,以致效率也會受影響而下跌。產(chǎn)生渦流損耗的原因是以鐵磁物質(zhì)造成的物體受不同時間的不同磁通影響令物體內(nèi)產(chǎn)生循環(huán)不息的電流。我們只要選用一片片的鐵磁薄片而非實(shí)心鐵磁作為磁心的物料,便可減低渦流損耗
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