为什么对您的AC-DC转换器拓扑进行详细评估会有所回报？

时间：2022-09-06来源：佚名

　　电源系统设计人员开始新的 AC-DC 电源转换器设计时，他们立即面临拓扑的重要选择。电源控制器 IC 供应商至少支持大致七种不同的拓扑结构。每个都有不同的优点和缺点。那么为任何给定应用程序选择拓扑的最佳方法是什么？

　　本文提供了帮助缩小选择进行详细评估的拓扑范围的指南。使用这些指南，设计人员会发现他们可以简化研究并在新项目开始时更有效地选择合理的拓扑结构。

　　然而，任何有经验的电源设计师都会承认，历史上充斥着失败或延迟项目的例子，其失败可能直接归因于项目开始时做出的决定。在介绍拓扑评估的最佳实践指南之前，有必要首先了解影响 AC-DC 转换器设计早期阶段的因素。

　　拓扑误判的原因

　　根据笔者的经验，AC-DC 转换器项目中最常见的设计失败原因要么是技术误判，要么是人为行为。

　　在技术方面，经验不足的设计人员倾向于使用基于转换器需要支持的最大功率负载的粗略经验法则。额定功率当然是一个重要参数——但它绝不是唯一受拓扑选择影响的参数。

　　系统尺寸和重量、系统成本、电源效率、热效率、复杂性和 EMI 都是设计人员可以通过正确的拓扑进行优化的因素。还应该认识到，这些因素是相互依赖的。例如，与更简单的硬开关方案相比，复杂的零电压开关 (ZVS) 拓扑产生的 EMI 影响要小得多。在设计之初做出的选择不仅应反映产品设计的技术规格，还应反映开发团队的能力和可用的设计时间。例如，在 EMI 缓解和 EMC 合规性方面拥有深厚专业知识的开发团队可能乐于采用硬开关拓扑代替复杂的 ZVS 替代方案。

　　在实践中破坏良好拓扑选择的另一个因素是人性。为了更快地进行硬件开发，匆忙进行初始拓扑选择是很常见的，而且也很容易理解。这通常是因为经理可以看到 - 并且可能会对工作原型印象深刻：这是项目进展的明显标志。事实上，设计电路和构建电路板比对拓扑进行纸上研究更有趣和有趣。

　　工程师中另一个常见的人为失败困扰着电力系统设计项目：偏爱单独解决技术问题，而不是协作活动和团队合作。拓扑的选择通常需要仔细权衡系统级别的各种权衡。例如，降低物料清单 (BoM) 成本但增加加工商尺寸和重量的决策可能会影响物流安排并提高整个最终产品的运输成本——这些因素远远超出了工程的管理权限部。对整个产品生命周期中所有成本的整体视图可以帮助设计工程师做出更好、更明智的组件选择。

　　总体而言，经验表明，不考虑更广泛的商业环境可能会导致项目延误甚至取消。

　　避免电源设计项目中的早期错误

　　上述讨论产生的问题是，如何最好地避免这种错误？

　　显而易见的答案当然是与有缺陷的方法相反：

　　与跨部门的同事广泛合作，以获得有关受拓扑选择影响的所有因素的相关输入对所有适用的拓扑进行深入研究，权衡受选择影响的所有因素。第二条建议可能看起来具有挑战性，因为要评估的拓扑选择太多了。事实上，它并不像乍看起来那样令人生畏，因为对于任何给定的额定功率，通常可以将选择范围缩小到两个或三个合适的拓扑结构。

　　表 1 旨在促进这一第一级评估：它为每个拓扑在应考虑的每个工程因素上提供了一个分数，其中最佳拓扑的分数为 5，最差的分数为 1。这些分数提供了一个粗略的指示，经验丰富的电源系统设计人员可能会争论一个或另一个分数。然而，总体而言，该表提供了一个有用的指南来指导评估过程，并为设计人员与同事讨论权衡取舍提供信息。

功率
等级

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