圖1，電源供應(yīng)器

　　采用電源模塊的優(yōu)點(diǎn)

　　目前不同的供應(yīng)商在市場(chǎng)上推出多種不同的電源模塊，而不同產(chǎn)品的輸入電壓、輸出功率、功能及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等都各不相同。采用電源模塊可以節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間，使產(chǎn)品可以更快推出市場(chǎng)，因此電源模塊比集成式的解決方案優(yōu)勝。電源模塊還有以下多個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

　　● 每一模塊可以分別加以嚴(yán)格測(cè)試，以確保其高度可靠，其中包括通電 測(cè)試，以便剔除不合規(guī)格的產(chǎn)品。相較之下，集成式的解決方案便較難測(cè)試，因?yàn)檎麄€(gè)供電系統(tǒng)與電路上的其他功能系統(tǒng)緊密聯(lián)系一起。

　　● 不同的供應(yīng)商可以按照現(xiàn)有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)同一大小的模塊，為設(shè)計(jì)電源供應(yīng)器的工程師提供多種不同的選擇。

　　● 每一模塊的設(shè)計(jì)及測(cè)試都按照標(biāo)準(zhǔn)性能的規(guī)定進(jìn)行，有助減少采用新技術(shù)所承受的風(fēng)險(xiǎn)。

　　● 若采用集成式的解決方案，一旦電源供應(yīng)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，便需要將整塊主機(jī)板更換；若采用模塊式的設(shè)計(jì)，只要將問(wèn)題模塊更換便可，這樣有助節(jié)省成本及開(kāi)發(fā)時(shí)間。

　　容易被忽略的電源模塊設(shè)計(jì)問(wèn)題

　　雖然采用模塊式的設(shè)計(jì)有以上的多個(gè)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(wèn)題，很多人對(duì)這些問(wèn)題認(rèn)識(shí)不足，或不給予足夠的重視。以下是其中的部分問(wèn)題：

　　● 輸出噪音的測(cè)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(wèn)題會(huì)將在下文中一一加以討論，同時(shí)還會(huì)介紹多種可解決這些問(wèn)題的簡(jiǎn)單技術(shù)。

　　輸出噪音的測(cè)量技術(shù)

　　所有采用開(kāi)關(guān)模式的電源供應(yīng)器都會(huì)輸出噪音。開(kāi)關(guān)頻率越高，便越需要采用正確的測(cè)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(shí)，可以采用圖2所示的 Tektronix 探針探頭 (一般稱為冷噴嘴探頭)，以確保測(cè)量數(shù)字準(zhǔn)確可靠，而且符合預(yù)測(cè)。這種測(cè)量技術(shù)也確保接地環(huán)路可減至比較小。

　　圖2，測(cè)量輸出噪音數(shù)字

　　進(jìn)行測(cè)量時(shí)我們也要將測(cè)量?jī)x表可能會(huì)出現(xiàn)傳播延遲這個(gè)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(shí)顯示電壓及電流波形的測(cè)量便無(wú)法確保測(cè)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(huì)將電感輸入電路之內(nèi)。典型的電流探頭會(huì)輸入 600nH 的電感。對(duì)于高頻的電路設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，由于電路可承受的電感不能超過(guò)1mH，因此，經(jīng)由探頭輸入的電感會(huì)影響 di/dt 電流測(cè)量的準(zhǔn)確性，甚至令測(cè)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(cè)量電流量，例如，我們可以測(cè)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(gè)經(jīng)常被人忽略的問(wèn)題。大部分輸出電感器都采用鐵粉磁心，因?yàn)殍F粉是成本比較低的物料。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(huì)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(duì)分布情況。磁心是否可靠，關(guān)鍵在于材料是否可以預(yù)測(cè)以及其供應(yīng)是否穩(wěn)定可靠。

　　若鐵粉磁心長(zhǎng)期處于高溫環(huán)境之中，磁心損耗可能會(huì)增加，而且損耗一旦增多，便永遠(yuǎn)無(wú)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，比較后可能會(huì)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(lèi)別等多個(gè)不同因素影響。以高頻操作為例來(lái)說(shuō)，大部分損耗屬渦流損耗。若以低頻操作，磁滯損耗反而是比較大的損耗。

　　渦流損耗會(huì)令磁心受熱，以致效率也會(huì)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(shí)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。例如，以磁帶繞成的 Metglas 便是這樣的一種磁心。其他的鐵磁產(chǎn)品供應(yīng)商如 Magnetics 也生產(chǎn)以磁帶繞成的磁心。

　　Micrometals　等磁心產(chǎn)品供應(yīng)商特別為設(shè)計(jì)磁性產(chǎn)品的工程師提供有關(guān)磁心受熱老化的比較新資料及計(jì)算方式。采用無(wú)機(jī)膠合劑的鐵粉磁心不會(huì)有受熱老化的情況出現(xiàn)。市場(chǎng)上已有這類(lèi)磁心出售，Micrometals 的 200C 系列磁心便屬于這類(lèi)產(chǎn)品。