低/中/高功率电源方案设计框图与产品选型指南，一文搞定！

安森美 2024-04-12 19:00

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几乎所有电子设备中都包含开关电源 (SMPS)。这种电源尺寸很小但效率很高，是比较广泛使用的电源之一。SMPS 集成了可控开关、控制 IC 和无源元件，为负载提供可持续的可靠输出。

DC-DC 和 AC-DC 电源转换是比较常见的两种电源类型。大多数负载需要直流输入，例如手机、笔记本电脑和数据中心内高功率服务器中的芯片。

DC-DC 转换器可将直流输入转换为所需的直流输出，是 SMPS 的核心器件。AC-DC 转换器（即所谓的离线转换器）将电网的交流输入整流为直流，作为次级 DC-DC 转换级的输入。但这样的输入可能不太稳定或比较多变，因此我们需要使用一个控制 IC 来监测电路、提供反馈并同时控制开关，从而确保产生稳定的直流输出功率。

典型电源

电源的发展趋势是什么？

提高效率始终是 SMPS 的核心追求。这里的效率是指 SMPS 从电网吸收的功率与向负载提供的有用功率之间的比值。然而，如果输入线路电流和电压异相或波形不同，那么消耗的视在功率可能会显著提高，导致效率大幅降低。

解决异相问题的方法称为 PFC（功率因数校正）。在交流输入和次级 DC-DC 转换器之间插入 PFC 级，可以减少谐波电流失真并提高功率因数，从而保障稳定的直流输出。如今，电气设备必须符合相关法规要求，例如美国/加拿大的 IEC61000-3-2、欧盟的 EN61000-3-2 和中国的 GB/T 14549-93 等，以确保在不同输入电压和负载电流下实现高功率因数和低总谐波失真。

此外，新的能效标准规定了更广泛工作功率范围内的能效等级。例如，80 PLUS® 计划推动在 20% 至 100% 负载条件下实现 80% 或更高的效率，并在 100% 负载条件下实现 0.9 或更高的功率因数。该计划的最高等级（称为“80+ 钛金”标准）规定，在 20% 负载时效率至少要达到 92%，在 100% 负载时效率至少要达到 94%。

为了满足世界各地不断增长的能源需求，以及市场对更小、更高效电源的持续追求，提高功率密度至关重要。此外，功率密度越高，就能更有效地管理热量、抑制 EMI 干扰，以及进一步提高系统工作频率，从而缩小无源元件的尺寸。

安森美电源方案

电源设计是一个永恒的课题。新的要求和技术层出不穷，电源设计总会遇到形形色色的挑战。例如，电源和无源元件、拓扑、成本控制、控制器选型、系统监测与保护、EMI 和噪声、PCB 布局、热管理等。因此，我们必须要根据实际需求进行选择。

安森美 (onsemi) 是领先的电源方案提供商，提供全面的电源器件组合，包括电源开关、离线控制器、栅极驱动器、稳压器等。我们还提供评估板和系统级仿真工具，可帮助缩短开发时间。