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组建可靠系统 电源模块设计分析(组图)
 
慧聪网   2006年4月3日9时34分   信息来源:21IC    



    图2:

测量输出噪音数字

测量输出噪音数字

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    进行测量时我们也要将测量仪表可能会出现传播延迟这个因素计算在内。大部分电流探头的传播延迟都大于电压探头。因此必须同时显示电压及电流波形的测量便无法确保测量数字的准确度,除非利用人手将不同的延迟加以均衡。

    电流探头也会将电感输入电路之内。典型的电流探头会输入 600nH 的电感。对于高频的电路设计来说,由于电路可承受的电感不能超过1mH,因此,经由探头输入的电感会影响 di/dt 电流测量的准确性,甚至令测量数字出现很大的误差。若电感器已饱和,则可采用另一更为准确的方法测量电流量,例如,我们可以测量与电感器串行一起的小型分路电阻的电压。

    磁学的设计

    磁心是否可靠是另一个经常被人忽略的问题。大部分输出电感器都采用铁粉磁心,因为铁粉是成本最低的物料。铁粉磁心的成份之中大约有 95% 属纯铁粒,而这些铁粉粒利用有机胶合剂粘合一起。这些胶合剂也将每一铁粉粒分隔,使磁心内外满布透气空间。

    铁粉是构成磁心的原材料,但铁粉含有小量的杂质如锰及铬,而这些杂质会影响磁心的可靠性,影响程度视乎所含杂质的数量。我们可以利用光谱电子显微镜 (SEM) 仔细查看磁心的截面,以便确定杂质的相对分布情况。磁心是否可靠,关键在于材料是否可以预测以及其供应是否稳定可靠。

    若铁粉磁心长期处于高温环境之中,磁心损耗可能会增加,而且损耗一旦增多,便永远无法复原,因为有机胶合剂出现份子分解,令涡流损耗增加。这种现象可称为热老化,最后可能会引致磁心出现热失控。

    磁心损耗的大小受交流电通量密度、操作频率、磁心大小及物料类别等多个不同因素影响。以高频操作为例来说,大部分损耗属涡流损耗。若以低频操作,磁滞损耗反而是最大的损耗。

    涡流损耗会令磁心受热,以致效率也会受影响而下跌。产生涡流损耗的原因是以铁磁物质造成的物体受不同时间的不同磁通影响令物体内产生循环不息的电流。我们只要选用一片片的铁磁薄片而非实心铁磁作为磁心的物料,便可减低涡流损耗。例如,以磁带绕成的 Metglas 便是这样的一种磁心。其他的铁磁产品供应商如 Magnetics 也生产以磁带绕成的磁心。

    Micrometals 等磁心产品供应商特别为设计磁性产品的工程师提供有关磁心受热老化的最新资料及计算方式。采用无机胶合剂的铁粉磁心不会有受热老化的情况出现。市场上已有这类磁心出售,Micrometals 的 200C 系列磁心便属于这类产品。

 
 
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