【泰克電源設計與測試】致工程師系列之一：直擊電源設計不同階段痛點

你的難點痛點，是我們的著力點。

在全球節能環保和智能互聯終端花樣翻新的大環境下，節能、高頻、高效、微型、智能化是電源行業未來的發展趨勢。新低能耗器件的廣泛應用，PMIC設計優化、第三代半導體材料SiC/GaN MOSFET技術的出現，正推動著功率電子行業發生顛覆式的變革。這些新型器件把整個電源轉換系統的效率提高多個百分點。

電源設計開發是個技術活兒，也是累活兒，工作繁雜挑戰諸多。電源設計工程師根據任務書選擇合適的器件和拓撲結構，設計符合功能的原型版，電源設計優化尤其重要。既要保證功能的實現，又要兼顧效率、成本及EMC各個方面，最終產品還需要進行整體電源質量評價及行業標準的認證。

電源測試工程師在做電源測試過程中都會經歷功率器件選擇、電源原型版設計、電源質量分析、產品最終認證這四個階段，每個階段都會面對不同的痛。

什么才是電源測試工程師所關注的測試難點？走訪了百位測試工程師，泰克將工程師的測試痛點總結出來，發現效率是電源設計工程師非常關注的，如何確定主要的功率損耗點是非常重要的。傳統的理論計算方法有諸多不足，因為實際的電源不同，設計的結構不同以及期間的損耗都有很大區別，所以工程師需要能準確測試功率主要損耗開關器件及無源器件的工具及方法。

階段1：功率器件選擇的痛點

對市場新推出的低功耗IC 及功率器件特性無法準確把握？是否真正在自己的電源設計中發揮最大的作用，缺少一種簡單經濟的評價方法。
對于電源產品設計，大功率開關管的選擇是非常關鍵也是非常困難的。如何在系統調試之前對IGBT模塊特性進行測試，尤其基于橋式拓撲結構，在不同的負載條件測試IGBT及相應的二極管的特性？成為工程師非常頭疼的問題。

階段2：原型版設計的痛點

對于電源功能設計中輸入輸出的信號進行測試，信號波形及主要的參數指標。對于系統的評價，測試設備是否能可靠地，準確的反應真實的信號特點是工程師非常關注的問題，擔心某一次測試帶來誤導。
作為開關電源做主要的器件，MOSFET和IGBT成為影響電源整體效率最主要的因素，不同的應用中，驅動條件不同，功耗千差萬別，如何能量化評價在真實電源中的損耗成為非常在意的問題。
第三代寬禁帶半導體器件GaN、SiC 出現，推動著功率電子行業發生顛覆式的變革。新型開關器件技能實現低開關損耗，又能處理超高速的dv/dt轉換，且支持超快速的開關切換頻率，帶來的測試挑戰也成了工程師的噩夢。
如何評價磁性器件對電源穩定性和整體效率的影響？如何測試電感，磁損，BH曲線，磁性屬性等指標是擺在工程師面前的難題。
工程師就需要花更多的時間和精力在電源的完整性上面（PDN），除了我們經常提到的開關損耗、輸入電源質量、輸出紋波測試等以外，我們還會涉及到環路響應測試，通過環路響應測試我們可以知道了解我們的反饋環路的穩定性到底如何？
電源輸出質量是電源評價重要的一環，尤其對于DC輸出，不但要測試電壓，電流大小，還要對輸出的紋波進行準確的測試，尤其對于某些特殊的電源，紋波需要控制在很小的范圍，如何準確測試微小的紋波信號非常棘手。