开关电源设计中的8个误解：深入理解基本原理

导语：

开关电源中高频磁性元件的设计对于电路的正常工作和各项性能指标的实现至关重要。然而，高频磁性元件设计涉及众多细节知识点，这些内容难以在一本或几本所谓“设计大全”中全面阐述。在优化高频磁性元件设计过程中，必须根据应用场景综合考虑多个设计变量，并进行反复计算调整。正是由于此，初学者以及有经验的电源工程师都可能遇到挑战。

引言：

许多文献和技术资料提供了关于磁性元件设计方法或公式，但往往忽略了某些关键变量，并作出简化假设，从而得出了一个公式；或者未明确说明公式适用的条件，有些信息甚至是不准确的。很多电子工程师并没有意识到这一点，他们直接套用手册中的公式，或将手册中的某些话断章取义，尊为“标准”，但未进行深入分析和思考，以及实验验证。结果是，不仅无法满足实际应用要求，还影响了研发进度和项目按期完成。

一、错误概念辨析：

填满磁芯窗口——优化之谜

许多电子工程师认为，在高频磁性元件设计中填充磁芯窗口可以获得最优效率，其实不然。在多次对高频变压器和电感的实际操作中，我们发现，无需非得填满整个窗口面积，即使只绕上25%也无妨。不必过分追求完全填充，而应根据具体情况选择合适方案。

“铁损=铜损”——误解与真相

有些人把“铁损=铜损”作为高频变压器优化的一种标准，其实这是工频变压器时期遗留下的经验法则。在工频时期，由于绕组匝数较多，使其占据空间较大，因此从热稳定、热均匀角度出发得出的规则。但在开关电源领域，这一规则并不成立。正确理解的是，每种类型（如铁損与铜損）的大小会随着特定的应用环境而变化，没有统一答案。

漏感=1％的磁化电感 —— 误解及其影响

一些技术单上提到的漏感值，如“漏感<2％的磁化电感”，其实是一个非常不专业且模糊不清的地位。这类写法常常导致生产商无法准确执行需求，因为它忽视了不同的制造条件下漏感值可能存在很大的差异。而正确做法应该给出绝对数值限制，加上一定比例范围，比如±20%来表示允许范围内的情况。

漏感与磁芯之间关系 —— 高级认知

有些人认为添加金属片可以降低绕组间漏感，而其他人又相信它们会增加漏散能量。这两种观念都是错误的。在测试大量样品后发现，无论是否使用金属片，漆包线层厚度如何变化，对于总体功率消耗几乎没有显著影响，只是在特殊情况下可能产生微小差别。此外，一般来说，不同材料具有不同程度的心向力，它们对微波能量转换作用有限制，所以漆包线层厚度不会造成严重的问题，但是如果要提高效率，则需要更多专门研究这个问题，以便找到最佳解决方案。

绝缘材料介质参数 —— 理想与现实

对于绝缘材料属性参数，我们通常倾向于遵循理论模型来预测其行为，但这并不代表我们已经掌握了所有必要信息。一旦这些理论被用于实际操作，那么他们就必须能够处理由各种物理现象引起的事务，如温度改变、时间因素等因素，这些都会导致预测结果失去精确性。此外，还有许多不可预见因素会干扰我们的模型表现，这意味着即使我们拥有完美地理想模型，也不能保证它将在任何时候都能准确反映现实世界的情况。

绝缘材料介质参数 —— 实践指导原则

为了更好地理解绝缘材料在实际应用中的行为，我们需要不断更新我们的知识库，并通过实验来验证理论模型。当我们开始构建新的系统时，我们应该记住尽快进行一次简单测试，以确定哪些元素有效并且可靠，然后再进一步修改我们的计划以反映这些新发现。

电流密度与温升控制 —— 认识提升

当讨论有关绝缘材料性能时，有一种普遍认知认为，最好的做法是减少加热负荷，但这种说法并不完全准确。如果你正在开发一个基于增强型塑料绝缘涂层物质（Parylene）的设备，你可能想要了解该涂层对于您的设备有什么益处，以及您是否真的需要这么薄的一个涂层。

变换器谐振问题 —— 原因探究

在开关模式转换器工作过程中出现的问题之一就是交流谐振问题，当交流谐振发生时，可以带来额外成本，因为它增加了部件寿命短暂性的风险。不过，在这个案例里，是不是因为寄生容抗调节太晚才导致这样的效果？如果这样的话，那么寄生容抗调节早一点就可以避免这种情形出现.

对于交流谐振问题，要采取措施保护系统免受破坏尤其是在启动过程中，更要注意防止超载.

结语：

通过以上几个方面，我希望能够帮助读者更好地理解开关電源設計中的誤區，並從實際應用角度進行優化設計。我們知道開關電源系統對於許多現代電子設備至關重要，因為它們提供了一種無需連續運行機械變壓器來轉換電力的方式，這樣既節省空間，又減少維護成本。但這種系統並不是沒有挑戰，它們面臨著從過熱問題到諧振問題等一系列難題。我希望這篇文章能夠幫助讀者更好地準備迎接這些建立開關電源系統時會遇到的挑戰.

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